ドローンとAIを超えて: 人道的地雷除去の未来を再考する

2014年からドローンを使用してきましたが、ウクライナでの戦争の勃発は私のキャリアの転換点となりました。2022年以来、私の焦点は、ドローンを使用して人道的地雷除去を自動化する方法を探ることにシフトしました。どのような能力が必要であり、技術がこれらの努力をより安全で効率的にする方法についてです。この作業の一環として、私はジュネーブ国際人道的地雷除去センター（GICHD）を密接にフォローし、そのイベントに参加し、定期的にその専門家と交流しています。

ドローンとAIを組み合わせたソリューションを考慮すると、実際には人道的地雷除去プロセスの非技術調査（NTS）段階でのみ役立ちます。つまり、ドローンが広いエリアをスキャンし、データを収集します。次に、マシンラーニングモデルがこのデータを分析して、地雷が含まれる可能性のある地域をフラグ付けします。地雷の正確な場所ではありません。

技術調査（TS）が、汚染された地域を確認して地図化するために、依然として金属探知機、訓練された犬、機械的地雷除去機を備えた人員に依存しています。彼らは地雷の正確な場所を特定するために、地雷処理区域に入ります。

プロセスは依然として長く、リスクがあり、費用がかかります：

• 2023年には、3カ国で15人の地雷除去作業員が死亡しました
• 現在の速度で、すべての不発弾を除去するには100年以上かかります
• 1つの地雷を除去するコストは、1つを作るコストの50〜100倍です

地雷は依然として民間人に脅威を与え続けています。2023年には、少なくとも5,757件の地雷/不発弾による被害が報告されています。

この投稿では、現在のドローンベースのソリューションが技術調査（現在最も高価で時間のかかる段階）で機能しない理由を説明し、問題を解決するための最良の方法を共有します。

土壌や植生下にある地雷を検出することはほぼ不可能

標準的な光学または熱画像カメラを備えたドローンは、通常、下向きの角度から画像をキャプチャします。このアプローチは、表面レベルの異常を検出するにはうまく機能しますが、埋設されたまたは隠された地雷を検出するには失敗します。この理由により、ドローンは主に人道的地雷除去の非技術調査に使用されます。

最前線のソリューションの1つであるSafe Pro AIは、樹木や茂みのある地域では5パーセントの検出率を報告しています。

ウクライナでは、ほとんどの地雷が地面に散乱しているため、これはあまり関係ありませんが、例えばカンボジアの状況は非常に異なります：

• 1970年代から1990年代の紛争により、400万から600万個の地雷が残っています
• 1979年以降、64,000人以上が被害を受け、子供たちが主な被害者となっています

非金属および古い金属地雷は検出が困難

非金属地雷は、現在および過去の紛争地域における地雷の大部分を占めています。これらは、従来の金属探知機による検出を回避するように意図的に設計されています。

視覚的に、非金属地雷は検出が困難です。輝かず、画像では目立たず、熱画像カメラではよく映りません。金属探知機や磁力計はこれらを検出できません。

したがって、現在のドローンベースの検出ツールは、非金属地雷を完全に検出できません。

古い金属地雷については、腐食により外見や挙動が変化し、地面に溶け込んで検出ツールに反応しなくなります。形状の不正なものは画像で識別するのがさらに困難です。

これらの地雷は検出が困難であるため、検出および除去に多くの時間がかかり、または隠されたままとなり、地雷除去作業員や民間人に危険をもたらします。

天候と昼間の依存性

RGBおよびマルチスペクトルカメラを備えたドローンについては、日光が必要です。曇り、低光量、または日陰（森林、遺跡）の地域では、画像の品質と物体検出が低下します。

熱検出は、黎明または黄昏時に最も効果的です。この時間帯には、地面と地雷の温度が異なります。真昼の間、太陽はすべてを均等に加熱し、コントラストを低下させます。

雨や湿った土壌は表面の詳細をぼかして土壌の色や温度を変え、土壌の変化や熱異常を隠す可能性があります。雪は視覚的な目印を覆い、表面温度を均等にします。地雷は検出不能になります。

ドローンを特定の時間帯にしか飛ばせないことは、特に天候が予測できない地域では、非技術調査段階を遅くします。

技術は非常に高価

7カ国で影響を受けた地域の対人地雷汚染地域は100km²を超えています。

ウクライナでのテストによると、新しい技術を使用した地雷除去は、コストを1ヘクタールあたり$3000〜5000から$600〜800に削減できます。ただし、1平方キロメートルあたりでは依然として$70,000かかります。特定の地域では、土地の価格を上回る可能性もあります。

高コストの主な理由は、実際の脅威として扱われる多数の誤検出です。平均して、1つの地雷を発見するために、チームは50以上の疑わしい地雷を処理します。

最も汚染された地域の多くは、発展途上国にあります。これらの国々は、国際組織または政府からの資金提供なしでは地雷除去を行うことができません。

コストは、企業が参入するには高すぎます。地雷除去が安くなると、企業は地雷除去の条件で土地を長期的に借りることができます。代わりに、象徴的な価格と税制上の優遇措置を受けます。

解決策?

私のチームと私は、より多くのデータを収集し、葉や土壌の下を見通し、十分な解像度を維持する方法を探究しました。

有望な開発方向の例は、オビエド大学の研究者によるプロジェクトです。彼らは、UAVに搭載された地面穿透型合成開口レーダー（GPR-SAR）システムのアレイをテストしています。

現実的なシナリオでの飛行検証により、この技術が次の問題を解決することが証明されました：

1）レーダーは地雷の位置を精密に特定し、手動での無力化または破壊のみを残します。

完全に多静的構成（すべての可能なレーダーパス）を使用すると、高解像度の画像が得られ、埋設されたターゲットが明るくはっきりと表示されました。小型の非金属、浅く埋設された物体（プラスチック地雷、木製圧力板、PVCパイプ）などの難易度の高いターゲットを精密に検出することができました。

2）このソリューションは、昼夜を問わず、様々な天候、そしてやや茂密な植生のある地域でも機能します。

動作方法:

• レーダーパルスを地面に送信します。
• 地中の変化（例：プラスチック、金属、空洞）からの反射を検出します。
• 複数の送信機-受信機（Tx-Rx）ペアと飛行位置からのレーダーシグナルを組み合わせて、センチメートルレベルの精度で3Dの地下画像を生成します。

このソリューションには依然として制限がありますが、私の背景に基づいて、この研究開発の方向は現在最も関連性の高いものです。

GPRの主な強みの1つは、収集できるデータの量です。より多くのデータを収集することで、AIを使用した認識/分類段階での精度を向上させることができます。これにより、調査および除去作業がより効率的に行われ、全体的なコストが50%以上削減されます。