Технологии поиска пропавших людей и БПЛА
17.03.2021
Стремительная эволюция коммерческих БПЛА кардинально меняет рынок авиауслуг и само отношение его участников к некогда вспомогательным и функционально ограниченным летающим устройствам. Теперь у дронов завидные летные характеристики, а полезная нагрузка представлена широким набором компактных и высокопроизводительным инструментов. Эволюции подверглись также средств управления и рабочие алгоритмы: беспилотники летают за пределами видимости и в состоянии самостоятельно выполнять сложные летные задания, в том числе с использованием искусственного интеллекта.
Все эти подвижки сделали беспилотники доступным средством для решения задач высокого класса сложности. Одна из них — воздушное зондирование местности с целью обнаружения искомых объектов, а также их учета и оценки состояния. С помощью беспилотников ищут и отслеживают транспортные средства, неисправные участки протяженных индустриальных объектов, источники загрязнения окружающей среды, органическую активность в разных средах, группы мигрирующих животных и т.д. Но на первом плане как наиболее социально востребованная и этически значимая стоит задача по поиску пропавших людей.
Есть оценки, согласно которым ежегодно в мире около 400000 человек пропадает в лесах, в горах и на открытой воде. Из них около 40000 погибает в основном по причине того, что поисково-спасательные службы, общей численностью около восьми миллионов человек по всему миру, не могут их вовремя обнаружить. Например, в прибрежных и горных курортных локациях Краснодарского края спасатели получают около тысячи вызовов в год от раненных и потерявшихся туристов.
Привлечение дронов, оснащенных камерами и тепловизорами, к поиску пропавших людей изначально подразумевало, что этот способ более дешевый и более безопасный для спасателей, однако сегодня в пользу БПЛА говорят их автономность и высокая продуктивность. Это подтверждает и гендиректор ассоциации «Аэронет» Глеб Бабинцев:
«На рынке растет запрос на автономность беспилотных систем. Он возникает из необходимости удешевить эксплуатацию, исключить человеческий фактор из причин инцидентов, повысить гибкость применения и скорость выполнения задач».
В нише по созданию решений для ПСО, в том числе на базе автономных беспилотников, заявляют о себе не только крупные разработчики, но и небольшие независимые компании.
Например, решением компании из Санкт-Петербурга «Вершина» стало устройство IRCam, крепящееся на борт любого БПЛА и состоящее из специальной оптической камеры, тепловизора, микрокомпьютера и специально разработанного активного подвеса, способного гасить вибрации. Программное обеспечение, включающее в себя элементы MV/AI, самостоятельно обнаруживает и верифицирует человека, животных, очаги возгорания и другие объекты даже в сложных метеоусловиях, в том числе и под деревьями. При этом оператору автоматически отправляется фотоснимок и точные координаты обнаруженных объектов. Разработчики дополнили тепловизор светодиодной вспышкой, которая пробивает темноту или туман на 300 метров, и громкоговорителем, сигнализирующим, что идет поиск. Это нужно, чтобы изможденный пропавший человек встал и начал двигаться: так его тепловое излучение будет больше, и шанс обнаружить его увеличивается. За два часа обычный дрон облетает порядка 20 квадратных километров. Чтобы прочесать такую территорию пешком, как это делают поисковые отряды, потребуется целый день и несколько десятков человек.
По словам Алексея Гришаева, директора ООО «Вершина»: «Расчет идет именно на поиск живых людей. Поэтому помимо совмещения тепловизора и оптической камеры, мы очень сильно изменили программное обеспечение для обнаружения маленьких объектов, был доработан код обработки данных, разработан принципиально новый алгоритм».
Созданию проекта предшествовало почти пятилетняя исследовательская работа по разработке технических средств для поиска людей, пропавших на склонах Эльбруса. Работа увенчалась созданием при финансовой поддержке фонда «Сколково» поискового беспилотника, который вскоре нашел своего покупателя. А 2019 году «Вершина» разработала прототип IRCam для всероссийского технологического конкурса «Одиссея».
«Мы увидели, что на конкурсные отборы выставляют очень много беспилотников и решили заняться разработкой системы, которая была бы способна сама автоматически находить людей, чтобы избавить оператора от этой сложной муторной работы», — объясняет Алексей Гришаев.
С IRCam команда Алексея выполнила задание конкурса: за 10 часов найти двух человек на территории в 314 квадратных километров. В том же году во время показательных поисков под Москвой IRCam нашел семерых из восьми условно потерявшихся.
После испытаний пришел запрос от научных институтов на использование прибора для подсчета морских млекопитающих. Модулем заинтересовался полярный филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии и институт морской биологии из Норвегии. Для частного разработчика включение в подобные хозяйственные прикладные программы может быть неплохим подспорьем для дальнейшего развития продукта.
В этом году поисковый модуль IRCam был признан лучшим проектом по результатам инновационного конкурса, организованного Ассоциацией Вертолетной Индустрии, финал которого в формате pitch-сессии состоялся в рамках выставки HeliRussia 2020.
Совсем другой подход демонстрируют крупные разработчики. Как, например, АО «НИИ „Полюс“ имени М. Ф. Стельмаха» (входит в холдинг «Швабе» Госкорпорации «Ростех»). Институт является поставщиком лазерных технологических установок, полупроводниковых и твердотельных лазеров, лазерных дальномеров и целеуказателей для высокоточного оружия, лазерных гироскопов различного типа и назначения, а также навигационных блоков на их основе. НИИ «Полюс» предлагает интеллектуальный модуль для обнаружения объектов для установки на летательные аппараты и мачты.
По словам Александра Гришканича, научного сотрудник АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха: «У нас есть два варианта. Либо мы это делаем в рамках военных разработок по поиску людей, скрытой техники и прочего. Такие технологии есть, но эти комплексы стоят от миллиона долларов и выше. Гражданская отрасль позволить себе такие вещи не может. Имеющиеся коммерческие аналоги сильно хромают по точности и всё равно стоят очень дорого. Поэтому для гражданского использования должна быть создана цифровая платформа, где человек может прийти, сесть, загрузить поисковые данные в облако и работать, используя арендуемые серверные мощности. Там используются довольно мощные компьютеры с мощными видеокартами с технологиями машинного зрения и нейросетевого увеличения. То есть когда мы ведем съемку с большой высоты, человек может представляться восьмью-десятью пикселями на матрице. Мы прогоняем „картинку“ нейронными сетями на несколько уровней вверх и в дальнейшем находим артефакты, которые действительно могут оказаться людьми. Такой подход — более-менее коммерческий и масштабируемый».
Активность инновационного бизнеса запустила процесс отраслевой гибридизации, соединяя в сфере беспилотной авиации достижения различных направлений науки и техники, включая сугубо военные технологии. Разработка средств поиска пропавших людей может быть быстро решена с применением дорогостоящих средств поиска и обнаружения, однако такие комплексы слишком дорого использовать на коммерческой основе. И тут возможным решением, по идее Гришканича, могла бы стать добровольное страхование рисков получателей туристических услуг. Опыт одноразовых страховых сборов широко используется на горнолыжных курортах или в парках экстремального туризма в разных странах. Однако эта практика отсутствует у нас и привлечение частных компаний, оказывающих технологическую помощь по поиску пропавших туристов, и дорогих технологических сервисов становится проблематичным.
«Пока в России отсутствует страховая практика по аналогии с европейским и американским рынком даже на таких развитых курортах, как Красная Поляна. Бюджет МЧС этого не предусматривает. Возможности энтузиастов сильно ограничены, потому что такие поисковые комплексы весьма недешевые. Даже если оценивать вариант с общедоступной платформой: расходы на поддержание серверных мощностей для сдачи в аренду составят немалую сумму. По моим оценкам, порядка 12 миллионов в год. Конечно, в зависимости от количества пользователей и на чем эта система будет делаться, потому что ее масштабирование также является вопросом финансирования», — считает Гришканич.
Но рассуждая о стоимости разработок и внедрения поисковых систем компаниями инновационного бизнеса не стоит забывать, что поисковые мероприятия в РФ уже являются серьезной строкой расходов федерального бюджета. На мониторинг, который проводится с помощью вертолетов и ручных тепловизоров, в среднем тратится свыше 90 миллиардов рублей ежегодно (по данным Минэнерго РФ от 2018 года). Стоимость услуг ПСО остается одной из самых высоких, так что любые средства, позволяющие технически оптимизировать работы, сделать их более эффективными при меньших затратах, а также механизмы привлечения средств от конечных потребителей в коммерческом секторе через страхование или клубные взносы, позволят не только снизить расходы, но и спасти больше жизней.
Соответственно, бизнес-модели от разнокалиберных и разнопрофильных разработчиков очень вариативны. Директору «Вершины» Алексей Гришаев видится два пути: «Это может быть либо конечный продукт в коробке, который мы будем продавать в прямом смысле штучно, а дальше только его улучшать. План второго пути развития — это разработка программного обеспечения для сдачи в аренду потребителям, чтобы не привязываться к „железу“. Сделать ПО мультиплатформенным, чтобы на основании лицензии потребители могли устанавливать его на свое оборудование. Ведь сейчас частными структурами закуплено очень много тепловизоров, фотокамер, например, для обнаружения пожаров. Заказчики могли бы просто брать в аренду наше программное обеспечение за какие-то вменяемые деньги».
Третий путь по мысли Алексея — это как ни странно использование более мощной традиционной платформы: «Очень хотелось бы перейти и на вертолеты, максимально привлечь вертолетчиков для использования нашего устройства. Это уже другой уровень. Но здесь встает проблема сертификации. Об этом мы уже разговаривали с Александром Михайловым, руководителем вертолетного поисково-спасательного отряда „Ангел“, который пояснил, что закон не позволяет ему крепить на вертолете несертифицированное оборудование».
Этот интерес сближает независимых разработчиков поискового оборудования с профессиональными операторами авиационной техники и такими акселераторами стартапов как Ассоциация Вертолетной Индустрии, способной оказать содействие в сертификации поискового оборудования для использования на вертолетах.
Александр Гришканич из АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха считает, что в развитии рынка поисковых услуг следует опираться на гражданскую коммерческую платформу, основанную на добровольных взносах членов туристических, поисковых и других гражданских сообществ.
«Понятно, что мы ищем грибников в том числе. Но в основном работа будет направлена на экстренную помощь из разряда — сноубордист на Красной Поляне уехал за территорию, потерялся, поломал себе ноги и выпал из зоны доступа. И тут как раз должна работать гражданская платформа, федеральный бюджет подключить к этому невозможно из-за отсутствия соответствующей программы. Этот профиль не имеет экономической составляющей, он только тратит ресурсы. Даже зарабатывая на трафике, к сожалению, не окупишь машинное время и техническое зрение. То есть экономической модели тут быть не может. Либо субсидирование гражданского общества, либо федерального бюджета, но не ранее 2023 года, если взяться за такую программу прямо сейчас», — уверен Александр.
По мнению сотрудника института, всё зависит от регионального администрирования. Надо смотреть, насколько введение такого избирательного страхования в курортной зоне уменьшит туристический поток, какие тарифы будут оптимальными.
«Неправильным, на мой взгляд, будет введение дополнительных налогов. Что касается рынка поисковых решений, страхованию следует сказать да, налогам — нет», — считает Александр Гришканич.
Обработка изображений с использованием нейронных сетей с целью поиска людей находит все более активное применение в разрабатываемом оборудовании. Примером этого являются отечественные нейронные сети «Beeline AI — Поиск людей» и нейронная сеть «Лакмус». Потенциально нейронная сеть способна находить людей и предметы во всех местах поиска, таких как лес, болота, поля, города, независимо от времени года и одежды человека, так как алгоритм настраивается на работу в любое время года и потенциально сможет распознавать нестандартное положение тела в пространстве, например, сидящего, лежащего или частично укрытого листвой человека. Система адаптивна, подстраиваясь на нахождение объектов одинаково точно как с высот 30-40 метров, так и с высоты полета 100 метров.
Вместе с этим разрабатываются направления поисковых систем, основанных на способности точно определять местонахождение мобильных телефонов в районах без покрытия сетей и при неблагоприятных погодных условий. Одну из них (Lifeseeker) представила компания Centum RT. Lifeseeker также действует в качестве реле и может обеспечить канал связи между пропавшим без вести человеком и спасательной командой.
Распространенный пример, когда у пропавшего человека есть с собой мобильный, но мобильная связь отсутствует. Сегодня МЧС уже использует в местах стихийных бедствий аэростаты с подвешенными мобильными ретрансляторами. Задача этой летающей соты — засечь сигнал и очень точно до 15 метров указать, где находится источник. Точно также эти зоны облететь на БПЛА и понять, где находятся телефоны.
Есть еще один маркер, показывающий вектор развития отрасли в России. В стране может появиться беспилотный воздушный каршеринг. Проект по созданию сети центров, откуда будут запускать беспилотники в небо, и следить за ними, одобрен рабочей группой «Аэронет» Национальной технологической инициативы. То есть помимо аренды оборудования и программного обеспечения потенциальные заказчики могут вызвать БПЛА и отслеживать его через мобильное приложение. Проект сейчас отрабатывается в Сургуте, за полтора года планируется создать три логистических центра за 50 миллионов рублей, по всей стране они могут появиться в течение 5–6 лет. Они должны быть расположены на расстоянии примерно полутора радиусов действия БПЛА друг от друга — от 300 километров.
Развитие инноваций в сфере коммерческих ПСО сохраняет свою высокую чувствительность к модели монетизации бизнеса. Предложения по сдаче в аренду специально подготовленных беспилотных воздушных судов, технических средств и программных продуктов выглядят наиболее перспективными в части развития клиентской сети. Однако целенаправленное развитие данного сектора использования БПЛА невозможно без внедрения действенных инструментов финансирования, которые позволили бы развиваться отрасли в рыночном ключе.
