Zespół naukowców z Zakładu Geoinformatyki i Kartografii Uniwersytetu Wrocławskiego opracował system lokalizujący osoby zaginione na terenach otwartych. Zgodnie z planami już za dwa lata zostanie wykorzystany do ratowania ludzkiego życia podczas akcji poszukiwawczych.
Dzięki nowatorskiemu połączeniu wiedzy geograficznej, umiejętności informatycznych i możliwości dronów powstał algorytm, którego zadanie porównać można do szukania grzybów z lotu ptaka. Potrafi on bowiem wykrywać na zdjęciach lotniczych ludzi, którzy z tej perspektywy są zaledwie grupką pikseli – podobną do zwierząt i krzewów.
– Choć bezpośrednimi odbiorcami naszego rozwiązania będą jednostki ratownictwa górskiego i wodnego oraz policja i służby graniczne, to jest to projekt społeczny, na którym skorzystamy wszyscy – przyznaje kierownik zespołu badawczego, prof. Tomasz Niedzielski.
Jak działa system? W pierwszym kroku wyznacza on potencjalny obszar, na którym może się znajdować zaginiona osoba. Następnie nad wskazany rejon wysyłany jest dron, który wykonuje setki zdjęć lotniczych, szczegółowo obserwując teren. Zdjęcia są przesyłane do analizy przez algorytm specjalnie zaprojektowany do wyszukiwania ludzi. Jest to największe wyzwanie dla projektu, bo z jednej strony należy przystosować technologię do precyzyjnej identyfikacji ludzi, a z drugiej – odpowiednio zautomatyzować działania i stworzyć warunki do przetwarzania bardzo dużych zbiorów danych w czasie rzeczywistym, żeby lokalizację poszukiwanej osoby podać ratownikom jak najszybciej.
Zespół naukowców współpracuje z Grupą Jurajską Górskiego Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego. W służbach GOPR znajduje się tylko 150 etatowych ratowników, którzy wraz z ochotnikami zabezpieczają obszar od Karkonoszy po Bieszczady, stanowiący 15% powierzchni kraju. Na tak ogromnym obszarze samo zorganizowanie ratowników i sprzętu trwa kilka godzin. Co dzieje się wtedy z zaginioną osobą? Chłód, wiatr, ciemność, a do tego strach, choroby czy kontuzje – łatwo może dojść do groźnego wychłodzenia organizmu.
Nie jest to pierwszy projekt, w którym prof. Niedzielski wykorzystuje bezzałogowe statki powietrzne. Pierwszy raz z dronami profesor spotkał się w 2007 roku podczas warsztatów dla młodych naukowców w Montpellier. Postanowił wtedy, że jeśli tylko dostęp do technologii mu na to pozwoli, chciałby w przyszłości zająć się właśnie wysokorozdzielczą obserwacją ziemi z niskiego pułapu. Zrealizował swój cel po pięciu latach już jako kierownik Zakładu Kartografii (obecnie Geoinformatyki i Kartografii). Wykorzystywał drony m.in. do badania stanu wód oraz tworzenia map wysokości pokrywy śnieżnej. Z czasem zainteresował się problemem detekcji ludzi z perspektywy drona. Rejestrował obszar, na którym znajdowali się członkowie jego zespołu badawczego, a potem szczegółowo przyglądał się zdjęciom. Czy można na nich zidentyfikować człowieka? Czy możliwe jest stworzenie programu, który zrobi to automatycznie? Chcąc się o tym przekonać, przygotował wniosek projektu do programu Iuventus Plus. Otrzymał grant naukowy i w 2015 roku rozpoczął badania nad poszukiwaniem ludzi zaginionych na terenach niezagospodarowanych. Do zespołu zaangażował twórców algorytmu detekcji ludzi, ekspertów z zakresu szeroko pojętej geoinformacji, a także techników oraz pozorantów, wykonujących zadania techniczne i weryfikacyjne.
Pierwszy etap badań miał charakter kameralny. Obejmował dziesiątki godzin spędzonych na tworzeniu algorytmu w zaciszu komputerowego laboratorium. Sednem działań było nie tylko zaprogramowanie rozwiązania, ale też odpowiednie wykorzystywanie wiedzy geograficznej do opracowania algorytmu. Następnie przeprowadzono eksperymenty terenowe zakrojone na szeroką skalę. Celem było przetestowanie rozwiązania w rozmaitych warunkach środowiskowych – o różnych porach dnia i roku, na obszarach płaskich i terenach o zróżnicowanej rzeźbie oraz w poszukiwaniach tak dorosłych, jak i dzieci. Testy wykazały powtarzalne sukcesy i wysoką skuteczność algorytmu. Jego twórcy zaczęli rozglądać się za kolejnymi wyzwaniami.
Wtedy pojawił się jasny sygnał od praktyków z branży – projekt trzeba kontynuować. Po pierwsze daje on realną szansę ratowania ludzkiego życia, po drugie służby ratownicze chcą z niego korzystać, a po trzecie – zakup drona za kilka tysięcy złotych będzie niebawem w zasięgu możliwości nawet niedużych jednostek zajmujących się ratownictwem. System otrzymał bardzo pozytywne opinie m.in. od Jurajskiej Grupy GOPR, Fundacji im. Anny Pasek oraz firmy FlyTech, czołowego polskiego producenta profesjonalnych dronów dla geodezji, rolnictwa i energetyki.
– Ocena praktyków była dla mnie jako naukowca szczególnie ważna. Domyślałem się reakcji recenzentów naukowych, ale opinie profesjonalistów z branży ratownictwa, nowych technologii oraz biznesu do końca były dla mnie zagadką. I słusznie, bo okazało się, że naukowcy i praktycy patrzą na nasz projekt z zupełnie odmiennych perspektyw. Ci pierwsi interesowali się metodyką wykorzystaną w badaniach, drudzy – możliwościami zastosowania rozwiązania w realnych warunkach oraz zaistnienia na rynku – mówi prof. Niedzielski.
Obecnie system jest na czwartym poziomie TRL, 9-stopniowej skali określającej gotowość technologiczną nowych rozwiązań. Aby możliwe było jego zastosowanie w praktyce poszukiwawczej, konieczne jest kontynuowanie badań i dostosowanie systemu do warunków pracy ratowników. Prace te potrwają następne dwa lata. Zespół zdecydował się na założenie spółki technologicznej i skomercjalizowanie rozwiązania. Spółka rozpoczęła działalność pod koniec 2018 roku pod nazwą SARUAV (z ang. Search and Rescue Unmanned Aerial Vehicle) i jest pierwszym technologicznym spin-offem działającym pod patronatem Uniwersytetu Wrocławskiego. Twórcy mają nadzieję, że przetarte przez nich szlaki przydadzą się w przyszłości innym naukowcom zainteresowanym komercjalizacją wyników badań naukowych.
Celem prac badawczo-rozwojowych prowadzonych obecnie przez spółkę jest stworzenie demonstratora systemu SARUAV, który będzie używany przez klienta dysponującego dowolnym modelem bezzałogowego statku powietrznego wyposażonym w pokładowy aparat fotograficzny. System będzie wskazywał ekipom poszukiwawczym potencjalne miejsca przebywania ludzi na terenach otwartych, zwiększając prawdopodobieństwo ich odnalezienia i skracając czas poszukiwań. Czas dotarcia do osoby zaginionej decyduje o jej zdrowiu, a nawet życiu. Twórcy są świadomi, że system nie rozwiąże wszystkich problemów, z którymi mierzą się na co dzień ratownicy, ale będzie stanowił wsparcie ich działań operacyjnych.
Aleksandra Draus, źródło: UWr