ロボットに人の助けを求める叫び声を探させる研究者たち
もし誰かが、あなたを追跡し、声に耳を傾けることができる飛行機を作ったとしたら、不気味に感じるかもしれません。しかし、自然災害の後にがれきの下敷きになり、緊急救助隊があなたを見つけられなかったとしたらどうでしょう。その場合、人を探すドローンはもはや悪い考えには思えないでしょう。
このコンセプトは、ドイツのフラウンホーファー研究所FKIEの技術者たちが注目しているものです。彼らは、人の叫び声や災害の他の兆候を検知して人を探すためのドローンの試作機を開発しました。
主要な技術者の一人であるマカレナ・ヴァレラは、2021年6月にアメリカ音響学会が主催した年次会議で、この研究の成果を発表しました。
SF映画のホラーシーンでは、人を探すドローンを簡単に想像できます。ヴァレラは、これらの機器が地震、ハリケーン、山火事などの災害後の状況に理想的だと主張しています。救助隊が近づくのが難しい地域の上空を飛行し、閉じ込められた人々の居場所を特定できるといいます。
「ドローンは、地上の救助隊や訓練された犬よりも短時間で広い範囲をカバーできます。建物が倒壊している場合、ドローンは警告を発し、救助隊を支援できます。救助隊が自力では行けない場所にも入り込むことができます。」
無人航空機は通常、災害時の捜索救助活動に使用されます。最も多いのは、構造物の被害を空撮することです。一部のドローンには、体温を捉えるサーマルイメージング機能があり、大型のドローンは孤立した地域の人々に医薬品やその他の物資を届けることができます。
研究者たちは、空の上に備わった追加の目として使える新たな方法を次々と見つけています。ワシントン大学は、においを使って災害の生存者を見つけるドローンを発表しました。Aerospace Corporationは、犬を視覚的に識別し、その位置を救助チームに伝えられるドローンを開発しています。チューリッヒ大学は、飛行中に形を変え、特殊な形状の隙間にも入り込めるドローンを開発しました。
空中音響によって人を検知するには、特定の困難があります。聴覚システムは、人の叫び声と、風や動物の鳴き声など自然界でよく聞かれる音を区別する必要があります。また、足を打ち鳴らす音、手を叩く音、そして人々が救助チームの注意を引こうとするその他の方法を認識する必要があるかもしれません。
FKIEの技術者たちは、このコンセプトドローンを作る際にこれらの状況を考慮しました。まず、ドローンを訓練するために、「衝撃的な」人間の音のデータベースが必要でした。彼らは自分たちの叫び声、足を踏み鳴らす音、そして人が危険にさらされていることを示すかもしれないその他の音を録音しました。
次に、彼らは各音の周波数を分析して共通の「シグネチャー」を見つけ、それを使って人工知能ソフトウェアを訓練しました。ヴァレラによると、ドローンのローターが発する騒音や、その他の環境音をフィルタリングする作業も行ったということです。
ソフトウェアが完成すると、技術者たちは音が発生する「正確な」角度を捉えるために、小型のデジタルマイクのシステムを組み立てました。彼らによると、スマートフォンや補聴器に使われているデジタルマイクは、アナログや従来型のマイクほどかさばる機材を必要としないため、より優れているということです。
チームはドローンの下にマイクのグループを取り付け、人の音がどこから発生しているかを追跡できる信号処理技術を使用しました。このシステムは、人の声の音量と明瞭さも高めました。
これまでに、彼らは「野外」での成功した実験を行い、音を捉えてから数秒以内にドローンが被害者の位置を特定できることを確認しました。デモ動画では、ドローンが地上で叫び声を上げ助けを求める研究者の方向へ向きを変える前に、地面の上空で静止している様子が示されました。
技術者たちは、ドローンのノイズがある状況でも、衝撃音を非常に高い精度で検知し特定することにすでに成功しています。彼らは、マイクによる音の追跡方法の特許を申請中です。次に、より多くの音声信号を捉えるために、より高いサンプリング周波数のマイクをドローンに追加したいと考えています。
目標は、数百メートル離れた場所の音を捉えることです。実社会では、被害者の位置データを無線ネットワーク経由で緊急サービスに送信できるようになる可能性があります。この開発が発表された後、さまざまな組織が研究チームに連絡を取り、協力に関心を示しています。
まず、この研究機関は実験と試作を行っています。時には、非営利製品に注力している企業に特許をライセンス供与することもあります。機関の事業開発責任者は次のように述べています。「私たちは技術を開発し、まだ解決策のない問題に取り組むことは得意です。しかし、実際のところ、商業化は私たちの仕事ではありません。」
