Вчені навчають дронів вистежувати людські крики про допомогу
Якщо хтось створив літальний апарат, здатний вистежувати вас і прислухатися до вашого голосу, це може здатися жутким. Проте що, якщо ви опинилися під купою уламків після стихійного лиха, а служби швидкого реагування не змогли вас знайти? Тоді дрон для пошуку людей уже не здається такою поганою ідеєю.
Цією концепцією займаються інженери німецького інституту Fraunhofer FKIE, які створили прототип безпілотника, призначеного для пошуку людей шляхом виявлення людських криків та інших ознак лиха.
Один із провідних інженерів, Макарена Варела, продемонструвала успіхи цієї роботи на щорічній конференції, організованій Акустичним товариством Америки, у червні 2021 року.
У науково-фантастичному фільмі жахів легко уявити дронів, які шукають людей. Варела стверджує, що ці пристрої ідеально підходять для сценаріїв після лиха, таких як землетруси, урагани та лісові пожежі. Вони можуть зависати над територією, куди рятувальникам важко дістатися, і визначати, де люди опинилися в пастці.
«Дрони можуть покрити більшу територію за коротший проміжок часу, ніж рятувальники або навчені собаки на землі. Якщо є зруйнована будівля, він може попередити і допомогти рятувальникам. Він може потрапити туди, куди вони самі не можуть дістатися»
Безпілотні літальні апарати зазвичай використовуються для пошуково-рятувальних операцій під час стихійних лих. Найчастіше вони роблять аерофотознімки пошкоджень конструкцій. Деякі дрони мають можливості тепловізії для сканування тепла тіла, а більші дрони можуть доставляти медикаменти та інші товари людям в ізольовані райони.
Дослідники продовжують знаходити нові способи застосування додаткової пари очей у небі. Вашингтонський університет представляє дронів, які використовують запахи для виявлення тих, хто вижив після катастрофи. Aerospace Corporation працює над дронами, які можуть візуально ідентифікувати собак і повідомляти про своє місцезнаходження рятувальним командам. Цюріхський університет розробив дрон, що змінює форму під час польоту і поміщається у щілини незвичайної форми.
Виявлення людей за допомогою повітряної акустики пов'язане з певними труднощами. Слуховій системі потрібно розрізняти людські крики та звуки, які часто трапляються в природі, такі як вітер і голоси тварин. Також може знадобитися розпізнавати закономірності, пов'язані з ударами ніг, плесканням та іншими способами, якими люди намагаються привернути увагу рятувальних команд.
Інженери FKIE врахували ці ситуації під час створення свого концептуального дрона. Спочатку їм знадобилася база даних «імпульсивних» людських шумів, щоб навчити дрон. Вони записали свої крики, постукування та створення інших звуків, які могли бути ознакою того, що люди потрапили в біду.
Потім вони проаналізували кожну звукову частоту, щоб знайти спільні «сигнатури», і використали їх для навчання програмного забезпечення штучного інтелекту. За словами Варели, вони також працювали над фільтрацією шуму, який створюють ротори дронів, та інших звуків навколишнього середовища.
Коли програмна частина була завершена, інженери зібрали систему крихітних цифрових мікрофонів, щоб забезпечити «точні» кути, звідки надходить звук. За їхніми словами, цифрові мікрофони, як у смартфонах і слухових апаратах, кращі, оскільки не потребують такого громіздкого обладнання, як аналогові або традиційні мікрофони.
Команда розмістила групу мікрофонів під дроном і використала методи обробки сигналів, які дозволили йому відстежити, звідки надходить людський шум. Система також збільшила гучність і чіткість мовлення.
Поки що вони провели успішні експерименти «у відкритому полі» і виявили, що дрон визначає місцезнаходження жертви протягом кількох секунд після вловлювання звуку. У демонстраційному відеоролику дрон показали такими, що зависли над землею, перш ніж він повернувся в бік дослідника, який шумить і кличе на допомогу із землі.
Інженери вже досягли успіху у виявленні та локалізації імпульсних звуків з дуже високою точністю за наявності шуму дронів. Вони перебувають у процесі патентування свого методу відстеження звуків за допомогою мікрофонів. Далі вони хотіли б додати до дрона мікрофон із вищою частотою, щоб отримати більше звукових сигналів.
Ідея полягає в тому, щоб вловлювати шум на відстані сотень метрів. У реальному світі дані про місцезнаходження жертви колись можна буде надсилати бездротовою мережею службам екстреної допомоги. Після появи цієї розробки різні організації звернулися до команди дослідників, зацікавлені у співпраці з ними.
Насамперед науково-дослідний інститут експериментує і створює прототипи. Іноді він видає ліцензії на відкриття компаніям, які зосереджені на некомерційних продуктах. Керівник відділу розвитку бізнесу установи заявив: «Ми добре вміємо розробляти технології та вирішувати проблеми, рішень яких поки немає. Але насправді комерція — не наше завдання».
