Dincolo de drone și AI: Reconsiderarea viitorului deminării umanitare

Am lucrat cu drone din 2014, dar izbucnirea războiului în Ucraina a marcat un punct de cotitură în cariera mea. Din 2022, atenția mea s-a îndreptat spre explorarea modului în care dronele pot fi utilizate pentru a automatiza deminarea umanitară – care sunt capacitățile necesare și cum tehnologia poate face aceste eforturi mai sigure și mai eficiente. Ca parte a acestui proiect, urmăresc îndeaproape Centrul Internațional de la Geneva pentru Deminare Umanitară (GICHD), particip la evenimentele lor și mă întâlnesc regulat cu experții lor.

Luând în considerare soluțiile bazate pe drone, împreună cu AI, acestea sunt de fapt utile doar la etapa de anchetă ne-tehnică (NTS) a procesului de deminare umanitară. Acest lucru înseamnă că dronele scanează suprafețe mari și colectează date. Apoi, un model de învățare automată analizează aceste date pentru a marca regiuni care ar putea conține mine. Nu exact locurile minelor.

Ancheta tehnică (TS), care confirmă și cartografiază zonele contaminate, se bazează încă pe personalul cu detectoare de metal, câini antrenați și mașini de deminare mecanică. Ei intră în zona minată pentru a localiza exact locurile pericolelor.

Procesul rămâne lung, riscant și scump:

• În 2023, au existat 15 victime printre deminori în trei țări
• La viteza actuală, curățarea tuturor ERW va dura peste 100 de ani
• Costul eliminării unei singure mine terestre este de 50 la 100 de ori mai mare decât costul de producție

Minele continuă să reprezinte o amenințare pentru civili – au existat cel puțin 5.757 de victime cauzate de mine/ERW în 2023.

În acest articol, explic de ce soluțiile actuale bazate pe drone nu funcționează pentru ancheta tehnică (cea mai scumpă și consumatoare de timp etapă în prezent) și împărtășesc ce consider a fi cea mai bună modalitate de a remedia acest lucru.

Detectarea minelor sub sol sau vegetație este aproape imposibilă

Dronele cu camere optice sau termice standard capturează imagini dintr-un unghi unic, orientat în jos. Această abordare funcționează bine pentru detectarea anomaliilor de la suprafață, dar nu reușește să detecteze mine îngropate sau ascunse. Din acest motiv, dronele sunt utilizate în principal pentru anchete ne-tehnice în deminarea umanitară.

Una dintre soluțiile de primă linie – Safe Pro AI – raportează că are doar un raport de detectare de 5 procente în regiuni cu arbori și tufișuri.

Chiar dacă este mai puțin relevant pentru Ucraina, unde majoritatea minelor sunt răspândite la suprafață, în loc să fie îngropate, situația este foarte diferită (de exemplu) pentru Cambodgia:

• 4-6 milioane de mine terestre rămân din conflictele din anii 1970-1990
• 64.000+ de victime de la 1979, cu copiii ca principalele victime

Minele non-metalice și vechile mine metalice sunt mai greu de detectat, chiar și la suprafață

Minele non-metalice reprezintă o parte semnificativă a minelor terestre din zonele de conflict actuale și trecute. Acestea sunt proiectate intenționat pentru a ocoli detectarea cu detectoare de metal convenționale.

Vizual, minele non-metalice sunt greu de detectat. Ele nu strălucesc, nu se evidențiază în imagini și nu apar bine pe camerele termice. Detectoarele de metal și magnetometrele fie le ratează, fie declanșează multe alarme false.

Prin urmare, instrumentele actuale de detectare bazate pe drone adesea ratează complet minele non-metalice.

Când vine vorba de vechile mine metalice, coroziunea modifică aspectul și comportamentul lor, astfel încât se integrează în sol și răspund slab la instrumentele de detectare. Cele deformate sunt și mai greu de identificat în imagini.

Și pentru că aceste mine sunt mai dificil de detectat, necesită mult mai mult timp pentru a fi găsite și eliminate, sau rămân ascunse și pun atât deminatorii, cât și civili în pericol.

Dependența de vreme și de timpul zilei

Dacă vorbim despre drone cu camere RGB și multispectrale, acestea necesită lumină naturală. În zonele înnorite, cu lumină slabă sau umbrite (păduri, ruine), calitatea imaginii și detectarea obiectelor scad prea mult.

Detectarea termică, la rândul ei, funcționează cel mai bine la răsărit sau apus, când solul și mina diferă în temperatură. În timpul zilei, soarele încălzește totul în mod egal, reducând contrastul.

În timp ce ploaia și solul umed estompează detaliile de la suprafață, modifică culoarea solului și temperatura, și pot ascunde perturbări ale solului sau anomalii termice. Zăpada acoperă pur și simplu markerii vizuali și egalizează temperatura de la suprafață, făcând minele nedetectabile.

Zborul dronelor doar la anumite ore încetinește considerabil chiar și etapa de anchetă ne-tehnică a deminării, mai ales în zonele cu vreme imprevizibilă.

Tehnologia este foarte scumpă

În 7 țări afectate, zona contaminată cu mine antipersonal este estimată a fi de peste 100 km².

Conform testelor din Ucraina, deminarea cu noile tehnologii poate reduce costurile de la 3.000-5.000 la 600-800 dolari pe hectar, ceea ce este încă 70.000 de dolari pe kilometru pătrat. Și în unele zone, poate depăși chiar și prețul terenului în sine.

Principalul motiv pentru costurile ridicate este reprezentat de multiplele alarme false tratate ca amenințări reale. În medie, o echipă curăță peste 50 de mine suspecte pentru a găsi doar o singură mină terestră reală.

Zonele cel mai puternic contaminate sunt în țările în curs de dezvoltare. Acestea nu își pot permite deminarea fără finanțare din partea organizațiilor internaționale sau guvernelor.

Costurile sunt, de asemenea, prea ridicate pentru ca afacerile să se implice. Odată ce deminarea devine suficient de ieftină, companiile ar putea închiria terenuri contaminate cu mine, cu condiția să le curețe. În schimb, ar primi dreptul de a le folosi pe termen lung la un preț simbolic și ar beneficia de reduceri de taxe.

O soluție?

Împreună cu echipa mea, am explorat metode care colectează mai multe date, pot vedea prin frunziș și sol și mențin o rezoluție suficientă.

Un exemplu de direcție promițătoare de dezvoltare este un proiect al cercetătorilor de la Universitatea din Oviedo. Ei testează un sistem de radar sintetic de deschidere a antenei montat pe un UAV.

Validarea în zbor în scenarii realiste a demonstrat că tehnologia rezolvă următoarele probleme:

1) Radarul localizează poziția minei cu precizie, lăsând doar dezamorsarea sau distrugerea să fie efectuate manual.

Prin utilizarea tuturor traiectoriilor radar posibile (configurație multistatică completă), au obținut imagini de înaltă rezoluție în care țintele îngropate apăreau mai strălucitoare și mai clare. Și au putut detecta cu precizie ținte dificile, cum ar fi mine anti-personal non-metalice mici, îngropate superficial, plăci de presiune din lemn și țevi din PVC.

2) Soluția poate funcționa ziua și noaptea, în diferite condiții meteorologice și chiar cu vegetație moderată.

Cum funcționează:

• Trimite pulsuri radar în sol.
• Detectează reflexii de la schimbări subsolului (de exemplu, plastic, metal, goluri).
• Construiește imagini tridimensionale subsolului cu o acuratețe de nivel centimetric prin combinarea semnalelor radar de la multiple perechi de transmițător-receptor (Tx-Rx) și poziții de zbor.

Soluția încă are limitări, dar pe baza experienței mele, este direcția cea mai relevantă de cercetare și dezvoltare în acest moment.

Una dintre principalele avantaje ale GPR este cantitatea de date pe care o poate colecta. Mai multe date înseamnă că cercetătorii pot îmbunătăți acuratețea la etapa de recunoaștere/clasificare cu AI. Acest lucru conduce la o anchetă și curățare mai eficientă și reduce costurile totale cu 50% sau mai mult.