Πέρα από τα Drone και την Τεχνητή Νοημοσύνη: Ανασκέφτηκα το Μέλλον της Ανθρωπιστικής Απομάκρυνσης Ναρκών

Έχω δουλέψει με drone από το 2014, αλλά ο πόλεμος στην Ουκρανία σημάδεψε ένα σημείο καμπής στην καριέρα μου. Από το 2022, η εστίασή μου έχει μετατοπιστεί στην εξέταση του πώς τα drone μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αυτοματοποίηση της ανθρωπιστικής απομάκρυνσης ναρκών – ποια είναι οι ικανότητες που χρειάζονται και πώς η τεχνολογία μπορεί να κάνει αυτές τις προσπάθειες ασφαλέστερες και πιο αποτελεσματικές. Ως μέρος αυτής της δουλειάς, ακολουθώ στενά το Διεθνές Κέντρο Ανθρωπιστικής Απομάκρυνσης Ναρκών της Γενεύης (GICHD), συμμετέχω σε εκδηλώσεις τους και αλληλεπιδρώ τακτικά με τους εμπειρογνώμονές τους.

Λαμβάνοντας υπόψη τις drone-βασισμένες λύσεις που συνδυάζονται με Τεχνητή Νοημοσύνη, είναι στην πραγματικότητα χρήσιμες μόνο στο στάδιο της μη τεχνικής επιθεώρησης (NTS) της ανθρωπιστικής απομάκρυνσης ναρκών. Αυτό σημαίνει ότι τα drone σκανάρουν μεγάλες περιοχές και συλλέγουν δεδομένα. Στη συνέχεια, ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης αναλύει αυτά τα δεδομένα για να υποδείξει περιοχές που μπορεί να περιέχουν νάρκες. Όχι τις ακριβείς θέσεις των ναρκών.

Η τεχνική επιθεώρηση (TS), η οποία επιβεβαιώνει και χαρτογραφεί τις μολυσμένες περιοχές, εξακολουθεί να βασίζεται σε προσωπικό με ανιχνευτές μετάλλων, εκπαιδευμένα σκυλιά και μηχανές απομάκρυνσης ναρκών. Αυτά εισέρχονται στην περιοχή με νάρκες για να εντοπίσουν τις ακριβείς θέσεις των κινδύνων.

Η διαδικασία παραμένει μακρά, επικίνδυνη και ακριβή:

• Το 2023, υπήρξαν 15 θύματα μεταξύ των απομακρυντικών ναρκών σε τρεις χώρες
• Με το τρέχον ρυθμό, η απομάκρυνση όλων των ERW θα πάρει πάνω από 100 χρόνια
• Το κόστος αφαίρεσης μιας đơnικής νάρκης είναι 50 έως 100 φορές το κόστος παραγωγής μιας

Οι νάρκες συνεχίζουν να αποτελούν απειλή για τους πολίτες – υπήρξαν τουλάχιστον 5,757 νάρκες/ERW θύματα το 2023.

Σε αυτό το άρθρο, εξηγώ γιατί οι τρέχουσες drone-βασισμένες λύσεις δεν λειτουργούν για την τεχνική επιθεώρηση (το πιο ακριβό και χρονοβόρο στάδιο τώρα) και μοιράζομαι τι θεωρώ ως τον καλύτερο τρόπο να διορθώσω αυτό.

Η ανίχνευση ναρκών κάτω από το έδαφος ή τη βλάστηση είναι σχεδόν αδύνατη

Τα drone με τυπικές οπτικές ή θερμικές κάμερες συνήθως καπνίζουν εικόνες από μια seule κάτω-προς-πάνω γωνία. Αυτή η προσέγγιση λειτουργεί καλά για την ανίχνευση ανωμαλιών επιφανείας, αλλά αποτυγχάνει να ανιχνεύσει θαμμένες ή κρυμμένες νάρκες. Για αυτόν το λόγο, τα drone χρησιμοποιούνται κυρίως για μη τεχνικές επιθεωρήσεις στην ανθρωπιστική απομάκρυνση ναρκών.

Μια από τις πρωτοποριακές λύσεις – Safe Pro AI – αναφέρει ότι έχει μόνο 5 τοις εκατό ποσοστό ανίχνευσης σε περιοχές με δέντρα και θάμνους.

Ακόμη και αν είναι λιγότερο σχετικό με την Ουκρανία, όπου οι περισσότερες νάρκες είναι σκορπισμένες στο έδαφος, αντί να θάμνονται, η κατάσταση είναι πολύ διαφορετική (για παράδειγμα) για την Καμπότζη:

• 4-6 εκατομμύρια νάρκες παραμένουν από συγκρούσεις την δεκαετία του ’70-’90
• 64.000+ θύματα από το 1979, με τα παιδιά ως πρωταρχικά θύματα

Οι μη-μεταλλικές και παλιές μεταλλικές νάρκες είναι πιο δύσκολο να ανιχνευθούν, ακόμη και στην επιφάνεια

Οι μη-μεταλλικές νάρκες αντιπροσωπεύουν einen σημαντικό μέρος των ναρκών σε τρέχουσες και πρώην ζώνες σύγκρουσης. Είναι σκόπιμα σχεδιασμένες για να παρακάμψουν την ανίχνευση από συμβατικούς ανιχνευτές μετάλλων.

Οπτικά, οι μη-μεταλλικές νάρκες είναι δύσκολο να ανιχνευθούν. Δεν λάμπουν, δεν ξεχωρίζουν στις εικόνες, ούτε φαίνονται καλά στις θερμικές κάμερες. Οι ανιχνευτές μετάλλων και οι μαγνητόμετρα είτε τις λείπουν είτε προκαλούν πολλές ψευδείς συναγερμούς.

Έτσι, τα τρέχοντα drone-βασισμένα εργαλεία ανίχνευσης συχνά παραλείπουν完全 τις μη-μεταλλικές νάρκες.

Όταν πρόκειται για παλιές μεταλλικές νάρκες, η διάβρωση αλλάζει το πώς φαίνονται και συμπεριφέρονται, ώστε να μπερδεύονται με το έδαφος και να ανταποκρίνουν κακώς στα εργαλεία ανίχνευσης. Οι παραμορφωμένες είναι ακόμη πιο δύσκολο να αναγνωριστούν στις εικόνες.

Και επειδή αυτές οι νάρκες είναι πιο δύσκολο να ανιχνευθούν, χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να βρεθούν και να αφαιρεθούν, ή παραμένουν κρυμμένες και θέτουν τους απομακρυντές ναρκών και τους πολίτες σε κίνδυνο.

Εξάρτηση από το καιρό και την ημέρα

Αν μιλάμε για drone με κάμερες RGB και πολυφασματικές, απαιτούν φως της ημέρας. Σε συννεφιασμένες, χαμηλού φωτισμού ή σκιώδεις περιοχές (δασικές, ερειπωμένες), η ποιότητα της εικόνας και η ανίχνευση αντικειμένων μειώνεται πολύ.

Η θερμική ανίχνευση, με τη σειρά της, λειτουργεί καλύτερα στη δύση ή την αυγή, όταν το έδαφος και η νάρκη διαφέρουν σε θερμοκρασία. Κατά τη διάρκεια της μέσης ημέρας, ο ήλιος θερμαίνει όλα ισότιμα, μειώνοντας την αντίθεση.

Ενώ η βροχή και το βρεγμένο έδαφος θολώνουν το λεπτομέρειες της επιφάνειας, αλλάζουν το χρώμα του εδάφους και τη θερμοκρασία, και μπορούν να κρύψουν την ταραχή του εδάφους ή τις θερμικές ανωμαλίες. Το χιόνι απλά καλύπτει τις οπτικές ενδείξεις και ισοπεδώνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας, καθιστώντας τις νάρκες ανιχνεύσιμες.

Το πέταγμα των drone μόνο σε bestimmμένες ώρες επιβραδύνει σημαντικά ακόμη και το στάδιο NTS της απομάκρυνσης ναρκών, ιδιαίτερα σε περιοχές με απρόβλεπτο καιρό.

Η τεχνολογία είναι πολύ ακριβή

Σε 7 επηρεασμένες χώρες, η εκτιμώμενη περιοχή μόλυνσης αντιανθρώπινων ναρκών φτάνει πάνω από 100 τ.χλμ.

Σύμφωνα με δοκιμές στην Ουκρανία, η απομάκρυνση ναρκών με τη νέα τεχνολογία μπορεί να μειώσει τα κόστη από $3000-5000 σε $600-800 ανά εκτάριο, το οποίο είναι ακόμη $70.000 ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο. Και σε ορισμένες περιοχές, μπορεί να υπερβεί την τιμή της γης herself.

Ο κύριος λόγος για τα υψηλά κόστη είναι οι πολλαπλοί ψευδείς συναγερμοί που αντιμετωπίζονται ως πραγματικές απειλές. Σε μέσο όρο, μια ομάδα καθαρίζει πάνω από 50 υποψήφιες νάρκες για να βρει μόνο μια πραγματική νάρκη.

Οι περισσότερες μολυσμένες περιοχές βρίσκονται σε αναπτυσσόμενες χώρες. Δεν μπορούν να αντέξουν την απομάκρυνση ναρκών χωρίς χρηματοδότηση από διεθνείς οργανισμούς ή κυβερνήσεις.

Τα κόστη είναι επίσης πολύ υψηλά για τις επιχειρήσεις να μπουν. Μόλις η απομάκρυνση ναρκών γίνει αρκετά φθηνή, οι εταιρείες μπορεί να ενοικιάσουν μολυσμένες περιοχές με την προϋπόθεση ότι θα τις καθαρίσουν. Σε αντάλλαγμα, θα λάβουν μακροχρόνια χρήση για einen συμβολικό τιμή και ορισμένες φορολογικές ελαφρύνσεις.

Μια λύση;

Με την ομάδα μου, εξερευνήσαμε μεθόδους που συλλέγουν περισσότερα δεδομένα, μπορούν να δουν μέσα από τη βλάστηση και το έδαφος και διατηρούν ακόμη αρκετή ανάλυση.

Ένα παράδειγμα μιας υποσχόμενης κατευθύνσεων ανάπτυξης είναι ένα έργο ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Οβιέδο. Εξετάζουν ένα σύστημα ground-penetrating synthetic aperture radar (GPR-SAR) τοποθετημένο σε ένα UAV.

Η επαλήθευση τους σε πραγματικές σκηνικές αποδείχθηκε ότι η τεχνολογία λύνει τα ακόλουθα προβλήματα:

1) Το ραντάρ εντοπίζει την τοποθεσία της νάρκης με ακρίβεια, αφήνοντας μόνο την απενεργοποίηση ή την καταστροφή να γίνει χειροκίνητα.

Με τη χρήση όλων των δυνατών ρανταρ διαδρομών (πλήρως multistatic διαμόρφωση), έλαβαν υψηλής ανάλυσης εικόνες όπου οι θαμμένες στόχοι εμφανίζονταν πιο φωτεινά και καθαρά. Και ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν με ακρίβεια προκλητικά στόχους όπως μικρές, μη-μεταλλικές και ρηχά θαμμένες αντικείμενα όπως πλαστικές αντιανθρώπινες νάρκες, ξύλινες πιέσεις και PVC σωλήνες.

2) Η λύση μπορεί να λειτουργήσει ημέρα ή νύχτα, σε διαφορετικό καιρό και ακόμη και με μέτρια βλάστηση.

Πώς λειτουργεί;

• Στέλνει ρανταρ παλμούς στο έδαφος.
• Ανιχνεύει ανακλάσεις από υποεπιφανειακές αλλαγές (π.χ. πλαστικό, μέταλλο, κενά).
• Δημιουργεί 3D υποεπιφανειακές εικόνες με ακρίβεια σε εκατοστό, συνδυάζοντας ρανταρ σήματα από πολλαπλά ζευγάρια μεταγωγής-λήψης (Tx-Rx) και θέσεις πτήσης.

Η λύση εξακολουθεί να έχει τις περιορισμούς της, αλλά με βάση το υπόβαθρό μου, είναι η πιο σχετική κατεύθυνση έρευνας και ανάπτυξης τώρα.

Μια από τις κύριες ισχύες του GPR είναι το πόσο δεδομένα μπορεί να συλλέξει. Περισσότερα δεδομένα σημαίνουν ότι οι ερευνητές μπορούν να βελτιώσουν την ακρίβεια στο στάδιο αναγνώρισης/ταξινόμησης με Τεχνητή Νοημοσύνη. Αυτό οδηγεί σε πιο αποτελεσματική επιθεώρηση και εργασία καθαρισμού και μειώνει τα συνολικά κόστη κατά 50% ή περισσότερο.