Хабрахабр

Биорадиолокатор, картонный беспилотник и летающая сосиска — Никита Калиновский о хороших и плохих поисковых технологиях

Летом я рассказывал о полуфинале, а вчера выложил большой репортаж с финала. Несколько дней назад завершился конкурс «Одиссея», в котором инженерные команды искали самую лучшую технологию для поиска пропавших в лесу людей.

Идеи были разные, но (спойлер) не справился никто. Организаторы поставили колоссально сложную задачу — найти двух человек на территории в 314 км2 за 10 часов. Я обсудил с ним участников, их решения, а также расспросил, какие еще идеи запомнились на протяжении всех этапов конкурса. Одним из технических экспертов конкурса выступил Никита Калиновский.

Это просто полное интервью с минимальным редактированием.
Если вы уже прочитали репортаж о финале, некоторые реплики встретятся вам и здесь.

Если же вы не читали еще не одну статью из этого цикла, я вкратце перескажу контекст.

В предыдущих сериях

Фонд АФК «Система» запустил конкурс «Одиссея», чтобы найти способы внедрить современные технологии в поиск людей, которые потерялись в дикой природе без средств связи. Из 130 команд в финал вышли четыре команды — только они смогли найти людей в лесу площадью 4 км2 два раза подряд.

Это поисковики с огромнейшим опытом в реальных лесных условиях, но пожалуй наименее продвинутая в плане технологий команда. Команда «Находка», основанная ветеранами Службы спасения Якутии. Человек приходит на звук и отправляет с маяка сигнал спасателям. Их решение — большой звуковой маяк, который с помощью особой конфигурации сигнала отчетливо слышно на расстоянии вплоть до полутора километров. Инженеры-поисковики используют минимум маяков, чтобы оградить периметр поиска и, постепенно его сужая, найти человека. Фишка не столько в технологии, сколько в тактике ее использования.

Инженеры полностью полагаются на технологии и вообще не используют наземных сил. Команда «Вершина» — полная противоположность «Находки». Поиск среди отснятых материалов тоже ведут алгоритмы, а не люди. Их решение — беспилотники оснащенные кастомизированными тепловизорами, фотокамерами и громкоговорителями. Несмотря на скепсис многих экспертов о бесполезности тепловизоров и низком уровне алгоритмов, «Вершина» несколько раз находила людей и в полуфинале, и в финале (но не тех, что нужно).

Звуковые маяки, аэростаты для установления связи на территорией, беспилотники с фотосъемкой и трекеры поисков в реальном времени. «Стратонавты» и MMS Rescue — две команды, которые используют целый комплекс решений. Стратонавты были лучшими в полуфинале, потому что находили пропавших быстрее всего.

У лежачего человека шансов почти нет. Звуковые маяки стали самым эффективным и распространенным решением, но с их помощью можно найти только человека, который способен двигаться. Фотосъемка, алгоритмы и нейросети — перспективные технологии, но пока плохо себя показывают. Кажется, что его лучше всего искать тепловизором, но тепловизор ничего не видит сквозь кроны, а также с трудом выделяет тепловые пятна от людей среди всех остальных объектов в лесу. Экзотические технологии тоже были, но в каждой из них было больше ограничений, чем преимуществ.

Основная сфера — это промышленный дизайн, разработка электроники и программного обеспечения, в том числе встроенного. — Чем вы занимаетесь вне конкурса?
— Группа компаний INTEC, город Томск. Один из наших наиболее известных проектов это проект «NIMB», который мы разрабатывали с 2015 года. У нас есть свое небольшое опытное и мелкосерийное производство, мы помогаем довести продукт от идеи до массового производства. Это одна из наиболее престижных премий в мире промышленного дизайна. В 2018 году мы с этим проектом получили премию Red Dot Design Award.

Выглядит как обыкновенное кольцо на палец. — Что эта штука делает?
— Это кольцо безопасности, тревожная кнопка, которую нажимает пользователь, при наступлении тревожного события. В базе лежит комбинированная гибко-жесткая плата. На его нижней части расположена кнопка, внутри Bluetooth-модуль для связи со смартфоном, микроэлектромотор для тактильной индикации, аккумулятор, трехцветный светодиод. Это достаточно известный проект. Основная часть корпуса металлическая, крышка пластмассовая. долларов на Кикстартере. В 2017-том году они собрали порядка 350 тыс.

Команды оправдывают ожидания?
— В одних командах люди обладают большим опытом поиска, не раз бывали в лесу, не раз проводили такие мероприятия. — Как вам здесь? В других командах ребята очень хорошо разбираются в технике, но совершенно не представляют, как передвигаться по лесу, в летних, зимних, осенних условиях. Они хорошо понимают, как найти человека в реальных условиях, но они очень плохо понимают в технике.

Общее мнение всех экспертов такое: если все команды объединить, вогнать их в единую коллаборацию, заставить объединить решения, взять самое лучшее из каждого и реализовать, то получится очень крутой комплекс. — Золотой середины нет?
— Пока не видел ни разу. Однако это будет очень крутое решение, которое реально можно использовать и которое реально будет спасать жизни людей. Его естественно нужно допилить, довести до вменяемого продуктового состояния, привести в конечный товарный вид.

Где-то не хватает всепогодности, где-то не хватает круглосуточности, кто-то не ищет людей без сознания. Но по-отдельности каждое из решений не является эффективным в полной мере. Всегда нужно подходить комплексно и самое главное, всегда нужно понимать что есть определенная теория поиска людей и комплекс должен соответствовать этой теории.

Здесь можно увидеть два класса проектов: первый — очень простые и очень надежные системы, которые работают. Сейчас решения сыроваты. Видно, что его делали люди с большим опытом. Те звуковые сигнальные маяки, которые притащили ребята из Якутии, команда «Находка» — уникальный аппарат. Технически он очень прост, это обыкновенный пневмо-сигнал с модулем LoRaWAN и с развернутой на ней MESH-сетью.

У многих других такого эффекта не наблюдается, хотя уровень громкости примерно одинаковый у всех. — Что в ней такого уникального?
— Ее слышно за полтора километра в условиях леса. Мною лично звук был зафиксирован на дистанции примерно 1200 метров, с очень хорошим пониманием что это действительно звук сигнала и направление на него. Но правильно подобранная частота и конфигурация пневмо-сигнала дают такие результаты. В реальных условиях эта штука работает отлично.

Они сделаны из куска ПВХ трубы, при этом наиболее простое, надежное и очень эффективное решение. — При этом она выглядит самой не технологичной.
— Это действительно так. Мы не можем взять и с помощью этих аппаратов найти человека, который находится без сознания. Но со своими ограничениями.

— Второй класс проектов?
— Второй класс — это сложные технические решения, которые реализуют различные специфические модели поиска — поиск с помощью тепловизоров, совмещение тепловизионного и трехцветного изображений, беспилотники и прочее.

Местами используются нейросетки. Но, там все очень сырое. Но все это еще недоученное. Они развернуты на персональных компьютерах, на платах nvidia jetson, на самих летательных аппаратах. То есть определение человека по пятну на изображении от тепловизора, с помощью линейных алгоритмов, по площади и по форме объекта, дало гораздо больший эффект. И как показала практика, применение линейных алгоритмов в данных условиях сработало гораздо эффективнее, чем нейросети. Нейросеть же не нашла практически ничего.

Даже не то, что спорные — их почти не было. — Потому что ее не на чем было учить?
— Утверждали что учили, но результаты были крайне спорные. Есть подозрение что их либо учили не правильно, либо учили не тому. Нейросетки себя здесь не проявили. Если правильно применить нейросетки в этих условиях, то, скорее всего, они дадут неплохой результат, но надо понимать всю методологию поиска.

Если их сделать классно, то они будут работать. — Говорят, что нейросети — это перспективно. Тепловизор реально ищет людей. Про тепловизор же, наоборот, говорят, что это бесполезно в любом случае.
— Тем не менее, факт был зафиксирован. Если мы берем микроскоп, то чтобы рассмотреть мелкие объекты. Как и в случае с нейросетями, надо понимать, что мы говорим об инструментах. С тепловизором и нейросетями все то же самое. Если мы забиваем гвоздь, то микроскопом лучше не пользоваться. Если мы применяем инструмент не там и не так, естественно что результата мы не получим. Нормально настроенный, правильно примененный в нужных условиях инструмент дает хороший результат.

Проверяли, смотрели — не больше. — Ну а как применить тепловизор, если здесь говорят, что даже гниющий пень дает больше тепла, чем пропавшая бабушка?
— Не больше. Нужно понимать, что человек — это очень специфический объект. Человек имеет четкий паттерн. Если мы говорим про лето, то это человек в легкой маечке или в футболке или в рубашке, которая светится мощным пятном на тепловизоре. Причем в разное время года это разные объекты. Если мы говорим про осень, про зиму, то мы видим закрытую капюшоном голову с остатком теплового следа который выбивается из под капюшона или из под шапки, светящиеся руки — все остальное скрыто одеждой.

Другое дело что точно так же хорошо видно кабанов, лосей, медведей, и надо очень четко фильтровать, что мы все-таки наблюдаем. Поэтому человека видно в тепловизор, однозначно видно, я сам это своими глазами видел. Нет, должен быть комплекс. Одним тепловизором точно не обойдешься, нельзя просто взять, показать на тепловизор и сказать, что он решит все наши проблемы. Он должен быть с чем-то еще дополнительным, потому что сам тепловизор дает просто пятна. Комплекс должен включать в себя трехцветную камеру, которая дает полноцветное изображение либо монохром с подсветкой светодиодами.

В каждого могу бросить солидный кирпич. — Из тех команд, что сейчас в финале, кто круче всего?
— Любимчиков нет, по-честному. Как раз у них был тепловизор плюс трехцветная камера. Скажем так, мне очень понравилось решение первой команды «Вершина». Ребята ищут техническими средствами не привлекая наземные силы, у них вообще не было мобильных экипажей, они искали только беспилотниками, при этом они нашли людей. Понравилась именно идеология. Если сопоставить по координатам объект на тепловизоре и объект на трехцветной камере, то мы сможем идентифицировать объект и определить человек ли там. Не буду говорить, нашли они того, кого нужно, или нет, но людей они находили и находили животных.

В идеале в системе должна быть стереопара, одна монохромная камера, одна трехцветная и тепловизор, и они все работают в единой системе времени. У меня есть вопросы по реализации, синхронизация тепловизора и камеры была сделана небрежно, ее там вообще практически не было. Фотоаппарат работал в отдельной системе, тепловизор — в отдельной, и у них возникали из-за этого артефакты. Здесь же этого не было. Будь скорость беспилотника чуть повыше, это дало бы уже очень сильные искажения.

Вернее коптеры запускались у одной из команд, но это была чисто техническая функция для обеспечения связи в районе поиска. — Они летали на коптере или был самолет?
— Коптера здесь не было ни у кого. На них вешался лоровский ретранслятор, и он обеспечивал связь в радиусе 5-ти километров.

Это влечет за собой свои проблемы, потому что взлететь и посадить не просто. В итоге все поисковые летательные аппараты здесь самолетного типа. Но я бы сказал так — беспилотник, который состоял у них на вооружении, им бы не помог в том виде, в каком он сконфигурирован сейчас. Например вчера погодные условия не дали команде «Находка» запустить свой беспилотник.

Там стоит сигнальный оповещатель, тепловизионная камера и цветная камера. — В полуфинале они хотели использовать беспилотник только для ретрансляции.
— Беспилотник у «Находки» был сделан для фото-видеосъемки и оповещения. Они его даже не распаковывали вчера. По крайней мере это, то что я от них слышал. Но даже если бы они его достали, скорее всего не воспользовались бы им. Как привезли, так и стоял запакованный. У них совершенно другая тактика — они искали ногами.

Это решение мне нравится меньше всего. Сегодня ребята хотят засеять лес маяками и найти человека с помощью них. Вернее как, мы их заставим собрать, но не факт что они соберут все. У меня есть большие сомнения, что они потом их соберут те 350 маяков, которые сюда притащили. Больше всего мне понравилось решение первой команды, потому что оно предполагает полный отказ от наземных сил.

Ведь если реально взять количеством такую огромную площадь, может быть сработает.
— Оно скорее всего сработает, но ни конфигурация сбрасывания, ни конфигурация самих маяков мне не понравилась. — Только из-за этого?

Если бы они его сделали так, как хотели сделать, у них бы все получилось. — Остался кирпич для Cтратонавтов.
— У Стратонавтов классное решение. Но у них так же возникли проблемы с летающими аппаратами.

Основной упор сделан на мобильные наземные силы. У них сделана система обеспечения групп поиска. У них есть аэростаты с ретрансляторами, которые обеспечивают связь над районом. Им выдаются маяки, обеспечивается связь с группами и связь с наземными маяками для развертывания групп поиска в нужных точках и в нужных направлениях. Их достаточно мало и они особого вклада в тактику не внесли. У них есть наземные стационарные маяки, но их очень мало, и они сами признаются, что сделали их в последний момент, и у них это не является основной тактической единицей — они их сделали ради пробы.

Они хорошо видят, кто в каком месте находится. Основная тактика была в том, что у каждого поисковика в группе есть свой персональный трекер, который объединен в единую информационную сеть вместе со штабом. Идет прочесывание в реальном времени, корректируется направление.

Мы с Григорием Сергеевым ходили, он смотрит и говорит – «Блин, какая крутая штука, мне бы ее», приходим к другим – «Блин, какая крутая штука, мне бы вот ее», приходим к третьим – «Блин, какая крутая штука, я бы там-то и там-то нашел человека». — Все выглядит так, что реально хочется соединить в одно.
— Да, абсолютно так.

Если их объединить, тогда получается очень неплохой комплекс, у которого есть единое поле связи, есть развертывание системы на большую дальность с помощью аэростатов, есть система трекинга и управления наземными силами в реальном времени, есть маяки, которые бьют на достаточно большую дальность и могут при правильном использовании и рассечении области поиска на сектора обеспечить сигнализацию человеку, чтобы он на них выходил, и дальше уже все превращается в дело техники. По-отдельности они секторально являются неплохими решениями для тех или иных условий. Есть лётная погода — одни силы используются, нет летной погоды — другие, ночь — третьи.

— Но это же все катастрофически дорого.
— Что-то дорого, что-то нет.

Но надо понимать, что при правильном использовании это одноразовая покупка. — Например, один беспилотник, который сейчас взлетает, стоит, наверное, как Боинг.
— Да, стоимость у них достаточно высокая. Такое одноразовое вложение в умелых руках прослужит достаточно долго если правильно обслуживать и эксплуатировать. Нужно один раз купить, а потом просто возить по стране и применять.

— Когда вы смотрели заявки на конкурс, там было что-то такое, что вам понравилось, но не прошло в финал?
— Там было очень много смешного.

Я долго смеялся. — Что самое смешное запомнилось?
— Очень запомнились биорадиолокаторы, подвешенные на аэростате.

Биорадиолокация направлена на то, чтобы определять именно биологические живые объекты на фоне всего остального, что отражается. — Даже страшно спрашивать, что это такое.
— Фишка в том, что это действительно хороший способ определения. Для этого применяются очень высокочастотные радары под 100Ггц, они светят на достаточно хорошее расстояние и просвечивают лес в глубину на 150 на 200 метров. Обычно используется колебание грудной клетки, пульс.

И говорят — «это стационарный объект». — Почему тогда смешно?
— Потому что эта штука работает только когда установлена стационарно, а они ее захотели повесить на аэростат. Вот мы сейчас смотрим на аэростат, его постоянно колбасит, а на него хотят повесить штуку, которая должна намертво быть прикручена к земле, иначе там картинка будет такая, что на ней вообще ничего не будет понятно.

Еще очень смешные были картонные беспилотные летательные аппараты.

Это было очень смешно. — Картонные?
— Да, картонные беспилотники. Он летал просто как Бог на душу положит. Самолет, склеенный из картона и покрашенный лаком. Ребята хотели, чтобы он летел в одну сторону, а он летел куда угодно, только не в ту, которую нужно, и в итоге разбился, избавив себя от мучений.

Берется внешняя оплетка пожарного шланга, снимается резина, надувается и становится длинной трубой, закрученной с двух сторон. Очень смешной был «летающий бублик, который может быть переконфигурирован в летающую сосиску» — реальная цитата из заявки. И что бублик может быть легко преобразован в летающую сосиску — над сосиской ржали все. Они его связывает, и получается летающий бублик, на который вешают камеру. Зачем, почему сосиска — не понятно, но это было очень смешно.

Надо понимать, что штука на самом деле достаточно рабочая. — Я слышал про кубы, которые ставят на землю, и они считывают вибрации и шаги.
— Да, действительно, были такие вещи. Это сейсмограф, настроенный на безопасность, для систем обеспечения периметра. Я знаю несколько коммерческих продуктов, которые именно так и работают. Я знаю, что на газоперекачивающих станциях стоят трехуровневые системы контроля доступа, первый из которых — как раз сейсмографы. Но эта штука используется исключительно для объектов критической инфраструктуры и военных объектов.

Почему тогда нет?
— Дело в том, что одно дело охранять замкнутый периметр объекта критической инфраструктуры с небольшой площадью, а другое — засеять этими сейсмографами весь лес. — Звучит вроде перспективно. Теоретически можно конечно, если правильно матаппарат включить, но это все сильно усложняет технику, есть методы гораздо проще, как мне кажется. Дальность у них очень небольшая, и самое главное, что ты с трудом можешь отличить бегущего кабана, бегущего человека и бегущего медведя.

Те, кого мы здесь видим, это те, кому реально удалось найти людей. Всем рекомендовали идти в четвертьфинал, всем рекомендовали попробовать свои силы. Можно, например, доверять мнению экспертов, можно не доверять, но факт остается фактом — нашли или не нашли. Все остальные людей не нашли, поэтому конкурс, как мне кажется, достаточно объективный.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть