Bortom drönare och AI: Omprövning av den humanitära minröjningens framtid

Jag har arbetat med drönare sedan 2014, men krigsutbrottet i Ukraina markerade en vändpunkt i min karriär. Sedan 2022 har min fokus skiftat till att undersöka hur drönare kan användas för att automatisera humanitär minröjning – vilka förmågor de behöver, och hur tekniken kan göra dessa ansträngningar säkrare och mer effektiva. Som en del av detta arbete följer jag nära Geneva International Centre for Humanitarian Demining (GICHD), deltar i deras evenemang, och engagerar mig regelbundet med deras experter.

Om man överväger drönarbaserade lösningar parade med AI, är de faktiskt endast användbara vid den icke-tekniska undersökningen (NTS) av den humanitära minröjningsprocessen. Det betyder att drönare skannar stora områden och samlar in data. Sedan analyserar en maskinlärningsmodell denna data för att markera områden som kan innehålla minor. Inte exakt platser för minor.

Teknisk undersökning (TS), som bekräftar och kartlägger kontaminerade områden, förblir beroende av personal med metalldetektorer, tränade hundar och mekaniska minröjningsmaskiner. De går in i minorområdet för att precisera exakta platser för farorna.

Processen förblir lång, riskfylld och dyr:

• 2023 var det 15 offer bland minröjare i tre länder
• Vid nuvarande hastighet kommer det att ta över 100 år att rensa alla ERW
• Kostnaden för att ta bort en enskild landmina är 50 till 100 gånger kostnaden för att producera en

Minor fortsätter att utgöra en fara för civila – det fanns minst 5 757 min-/ERW-offer 2023.

I detta inlägg förklarar jag varför nuvarande drönarbaserade lösningar inte fungerar för teknisk undersökning (den mest dyra och tidskrävande etappen just nu) och delar vad jag ser som den bästa vägen att åtgärda detta.

Att upptäcka minor under jord eller vegetation är nästan omöjligt

Drönare med standardoptiska eller termiska kameror fångar vanligtvis bilder från ett enda nedåtriktat perspektiv. Detta fungerar bra för att upptäcka ytnivåavvikelser men misslyckas med att upptäcka begravda eller dolda minor. Av denna anledning används drönare främst för icke-tekniska undersökningar i humanitär minröjning.

En av frontlinjelösningarna – Safe Pro AI – rapporterar att de endast har en 5 procents upptäcktsfrekvens i områden med träd och buskar.

Även om det är mindre relevant för Ukraina, där de flesta minor sprids på marken, istället för att begravas, är situationen mycket annorlunda (t.ex.) för Kambodja:

• 4-6 miljoner landminor kvarstår från konflikterna på 1970- och 90-talen
• 64 000+ offer sedan 1979, med barn som primära offer

Icke-metall och gamla metallminor är svårare att upptäcka, även på ytan

Icke-metallminor utgör en betydande del av landminor i nuvarande och tidigare konfliktzoner. De är avsiktligt utformade för att kringgå upptäckt av konventionella metalldetektorer.

Visuellt är icke-metalliska minor svåra att upptäcka. De skiner inte, sticker inte ut i bilder eller visas tydligt på termiska kameror. Metalldetektorer och magnetometer antingen missar dem eller utlöser för många falska larm.

Så, nuvarande drönarbaserade upptäcktsverktyg missar ofta icke-metalliska minor helt.

När det gäller gamla metallminor förändrar korrosion hur de ser ut och beter sig, så de smälter samman med marken och svarar dåligt på upptäcktsverktyg. Missformade är ännu svårare att identifiera i bilder.

Och eftersom dessa minor är svårare att upptäcka, tar de mycket längre tid att hitta och ta bort, eller så förblir de dolda och utsätter både minröjare och civila för risk.

Väder och dagtidberoende

Om vi pratar om drönare med RGB- och multispektralkameror, kräver de dagsljus. I molniga, låglicht eller skuggade områden (skogar, ruiner) minskar bildkvalitet och objektdetektering.

Termisk detektering fungerar som bäst vid gryning eller skymning, när marken och minan skiljer sig i temperatur. Under middagen värmer solen allt lika, vilket minskar kontrasten.

Medan regn och fuktig jord suddar ut ytdetaljer, förändrar jordfärg och temperatur och kan dölja jordstörningar eller termiska avvikelser. Snö täcker visuella markörer och jämställer ytemperatur, vilket gör minor oupptäckbara.

Att flyga drönare endast under vissa tider bromsar upp även NTS-stadiet av minröjning, särskilt i områden med oförutsägbart väder.

Tekniken är mycket dyr

I 7 drabbade länder uppgår den uppskattade antipersonella minkontaminerade arean till över 100 km².

Enligt tester i Ukraina kan minröjning med den nya tekniken minska kostnaderna från $3000-5000 till $600-800 per hektar, vilket fortfarande är $70 000 per kvadratkilometer. Och i vissa områden kan det mycket väl överstiga markpriset själv.

Huvudorsaken till de höga kostnaderna är de många falska larmen som behandlas som riktiga hot. I genomsnitt rensar ett team över 50 misstänkta minor för att hitta bara en verklig landmina.

De mest kontaminerade områdena finns i utvecklingsländer. De kan inte bekosta minröjning utan finansiering från internationella organisationer eller regeringar.

Kostnaderna är också för höga för företag att hoppa in. När minröjning blir billig nog, kan företag hyra minor kontaminerad mark på villkoret att de rensar den. I gengäld skulle de få långsiktig användning för en symbolisk pris och några skattelättnader.

En lösning?

Med mitt team har jag undersökt metoder som samlar in mer data, kan se genom löv och jord, och fortfarande upprätthåller tillräcklig upplösning.

Ett exempel på en lovande utvecklingsriktning är ett projekt av forskare vid University of Oviedo. De testar ett arraybaserat markpenetrerande syntetiskt aperturradar (GPR-SAR) system monterat på en UAV.

Deras in-flight-validering i realistiska scenarier visade att tekniken löser följande problem:

1) Radarn pekar ut minans plats med precision, och lämnar endast avväpning eller förstöring att göras manuellt.

Med användning av alla möjliga radarbanor (fullständig multistatisk konfiguration) fick de högupplösta bilder där begravda mål syntes tydligare och klarare. Och de kunde upptäcka med precision utmanande mål som små, icke-metalliska och grunt begravda föremål som plastminor, trätryckplattor och PVC-rör.

2) Lösningen kan fungera dag eller natt, i varierande väder, och även med måttlig vegetation.

Hur det fungerar:

• Sänder radarimpulser in i marken.
• Upptäcker reflektioner från underjordiska förändringar (t.ex. plast, metall, håligheter).
• Skapar 3D-underjordiska bilder med centimeterprecision genom att kombinera radarsignaler från flera sändare-mottagare (Tx-Rx) par och flygpositioner.

Lösningen har fortfarande begränsningar, men baserat på min bakgrund är det den mest relevanta forsknings- och utvecklingsriktningen just nu.

En av GPR:s största styrkor är den mängd data den kan samla in. Mer data betyder att forskare kan förbättra precisionen vid erkännings-/klassificeringsstadiet med AI. Detta leder till mer effektiv undersökning och rensning, och minskar de totala kostnaderna med 50% eller mer.