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たが、ウクライナでの戦争の勃発が私のキャリアの転機となった。2022年以降、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移った。どのような能力が必要か、技術がこれらの努力をより安全で効率的にする方法は何か。 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る。

ドローンベースのソリューションとAIを組み合わせると、実際には人道的地雷除去プロセスの非技術調査（NTS）段階でのみ役立つ。 つまり、ドローンが大きな領域をスキャンし、データを収集する。 次に、マシンラーニングモデルがこのデータを分析して、地雷を含む可能性のある地域をフラグ付けする。 地雷の正確な位置ではない。

技術調査（TS）は、地雷が含まれている領域を確認して地図化するために、金属探知機、訓練された犬、機械的地雷除去機を持つ人員に依然として依存している。 彼らは地雷が埋もれている領域に入って、危険の正確な位置を特定する。

このプロセスは長く、リスクが高く、費用がかかる：

• 2023年には、3カ国で15人の地雷除去作業員が死亡した。
• 現在の速度で、すべての地雷を除去するには100年以上かかる。
• 1つの地雷を除去するコストは、その製造コストの50〜100倍である。

地雷は、少なくとも5,757件の地雷/地雷関連事故を含む民間人に対する脅威のままである。

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）に適していない理由と、それを修正するための最良の方法について説明する。

土や植生の下にある地雷を検出することはほぼ不可能

標準的な光学カメラまたは熱画像カメラを搭載したドローンは、通常、下向きの単一の角度から画像を取得する。 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するが、埋設されたまたは隠された地雷を検出することはできない。 そのため、ドローンは主に人道的地雷除去における非技術調査に使用される。

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％の検出率しかないと報告している。

ウクライナでは地雷のほとんどが地面に散乱しているため、埋設されているのではなく、状況は非常に異なる（例：カンボジア）：

• 1970年代から1990年代の紛争により、400万から600万の地雷が残っている。
• 1979年以降に64,000件以上の被害者が出ており、子供たちが主な被害者となっている。

非金属および古い金属地雷は、表面上でも検出が困難

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重要な部分を占める。 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る。

視覚的に、非金属地雷は検出が困難である。 これらは輝かず、画像では目立たず、熱画像カメラではよく表示されない。 金属探知機や磁力計はこれらを検出できず、または多くの誤検出を引き起こす。

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ない。

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、地面に同化し、検出ツールに反応しなくなる。 不規則な形のものは、画像では特定するのが非常に難しい。

これらの地雷は検出が困難であるため、発見して除去するのに長い時間がかかり、または隠されたままになり、地雷除去作業員や民間人に危険をもたらす。

天候と昼間の依存性

RGBカメラと多スペクトルカメラを搭載したドローンについて話すと、日光が必要である。 曇り、低光量、または日陰（森林、廃墟）の地域では、画像の品質と物体検出が低下する。

熱画像検出は、地面と地雷の温度差が大きい夜明けや夕方に最も効果的である。 真昼には、太陽がすべてを均等に加熱するため、コントラストが低下する。

雨や湿った土壌は、地表の詳細をぼかす、土壌の色や温度を変える、そして土壌の変化や熱画像異常を隠す。 雪は、視覚的な目印を隠し、地表の温度を均等にするため、地雷を検出できない。

ドローンを特定の時間帯のみに飛行させることは、特に天候が予測できない地域では、非技術調査段階を含む地雷除去作業を大幅に遅くする。

技術は非常に高価

7カ国で推定される対人地雷の汚染地域は100km²を超える。

ウクライナでのテストによると、新技術を使用した地雷除去は、1ヘクタールあたりのコストを3,000〜5,000ドルから600〜800ドルに削減できるが、1平方キロメートルあたり7万ドルとなり、土地の価格を上回る可能性もある。

高コストの主な理由は、多数の誤検出が実際の脅威として扱われることである。 平均して、チームは1つの地雷を発見するために50以上の疑わしい地雷を除去する。

最も汚染がひどい地域の大部分は、発展途上国にある。 国際組織や政府からの資金提供なしでは地雷除去ができない。

コストは企業が参入するには高すぎる。 地雷除去が安くなれば、企業は地雷が埋もれている土地を長期的に使用する条件で借り入れ、代わりに象徴的な価格で土地を取得し、税制上の優遇を受けることができる。

解決策?

私と私のチームは、より多くのデータを収集し、葉や土の中を透視し、十分な解像度を維持する方法を探索してきた。

有望な開発方向の1つは、オビエド大学の研究者によるプロジェクトである。 彼らは、ドローン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る。

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た。

1）レーダーは地雷の位置を精密に特定し、解体または破壊のみを手動で行う。

可能な限りすべてのレーダーパス（完全マルチスタティック構成）を使用すると、高解像度画像が得られ、埋設されたターゲットが明るくはっきりと表示された。 また、小さな非金属、浅く埋設された物体など、プラスチック地雷、木製圧力板、PVCパイプなどの困難なターゲットを精密に検出することができた。

2）この解決策は、昼夜を問わず、様々な天候、そして中程度の植生のある地域でも機能する。

どのように機能するか:

• 地中に向けてレーダーパルスを送信する。
• 地中の変化（例：プラスチック、金属、空洞）からの反射を検出する。
• 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の地下画像を作成する。

この解決策にはまだ限界があるが、私の背景から見ると、これが現在最も関連性の高い研究開発の方向である。

GPRの主な強みの1つは、収集できるデータの量である。 データが多いほど、AIを使用した認識/分類段階で精度を向上させることができ、調査および除去作業がより効率的になり、全体的なコストが50％以上削減される。