Aby zdążyć na czas

O możliwościach systemu SARUAV w kontekście działań poszukiwawczo-ratowniczych w rozmowie z Tomaszem Mieczysławem Niedzielskim - profesorem nauk o Ziemi z Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego, Wydziału Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska Uniwersytetu Wrocławskiego oraz prezesem zarządu firmy SARUAV, spółki technologicznej działającej pod patronatem tej uczelni.

rozmawiał Lech Lewandowski

W gronie laureatów XXV edycji konkursu Polski Produkt Przyszłości, rozstrzygniętej w tym roku, znalazło się pana dziecko, czyli system SARUAV, zaprojektowany wraz ze specjalistami z Uniwersytetu Wrocławskiego. Zdobył on wyróżnienie w kategorii wspólny produkt przyszłości instytucji szkolnictwa wyższego i nauki oraz przedsiębiorcy. 

To nie tylko mój sukces, ale osiągnięcie zespołu badawczego, z którym od lat realizuję różne projekty naukowe. SARUAV już wcześniej został zauważony i doceniony, zdobył także Nagrodę Ministra Rozwoju i Technologii w dziedzinie geoinformacji za rok 2021 w kategorii innowacyjne rozwiązania. 

Skąd u pana zainteresowanie akurat tą problematyką?

W 2007 r. jako doktorant uczestniczyłem w warsztatach naukowych w Montpellier we Francji. Postanowiłem wtedy, że w przyszłości zajmę się problematyką wysokorozdzielczych obserwacji Ziemi z niskiego pułapu. Jednak dopiero po 5 latach, już jako kierownik Zakładu Kartografii (obecnie Geoinformatyki i Kartografii) Uniwersytetu Wrocławskiego, mogłem zrealizować te plany.

W jaki sposób to zagadnienie przekłada się na praktykę?

Udało się nam, dzięki nowatorskiemu połączeniu wiedzy geograficznej, rozwiązań informatycznych oraz możliwości zastosowania dronów, opracować algorytm o działaniu przypominającym grzybobranie, tyle że… z lotu ptaka. Taki system informatyczny potrafi automatycznie i w bardzo krótkim czasie wykryć w rzeczywistości, czyli w terenie, ludzi sfotografowanych na zdjęciach lotniczych. Na takich zobrazowaniach człowiek jest ledwie widoczną garstką pikseli, niewiele różniącą się od zwierząt i krzewów.

Rozumiem, że ma to ułatwiać prowadzenie poszukiwań np. zaginionych ludzi w trudnym terenie. Jak działa ten system?

Nad wskazany rejon wysyłany jest dron, który wykonuje setki szczegółowych zdjęć lotniczych. Zebrane dane są przetwarzane za pomocą algorytmów automatycznej detekcji ludzi. Celem jest jak najszybsze wskazanie miejsca, w którym przebywa zaginiony, a tym samym wsparcie ratownika w dotarciu do osób narażonych na utratę życia lub zdrowia, urazy, wypadki, choroby i przebywanie w trudnych warunkach atmosferycznych. 

Na ile jest to skuteczne w praktyce?

Też zadawaliśmy sobie to pytanie, zgodnie zresztą z zasadą, że wszelkie założenia teoretyczne weryfikuje praktyka. Istotą sprawy było więc uzyskanie miarodajnej odpowiedzi na pytanie, czy z perspektywy drona można dokonać detekcji ludzi automatycznie i zarazem trafnie. Aby mieć pewność co do skuteczności zastosowanych rozwiązań, konieczne były szeroko zakrojone badania, próby, prace terenowe etc. To wymagało czasu i nakładów. Bardzo pomocne w rozwiązaniu tego problemu okazało się przyznanie grantu z programu luventus Plus oraz finansowanie dalszych badań w ramach programu Bridge Alfa. Dzięki temu mogliśmy prowadzić prace nad oprogramowaniem, jego doskonaleniem, a jednocześnie przeprowadzać eksperymenty terenowe w zakresie poszukiwania ludzi na terenach niezagospodarowanych.

Jakie były efekty końcowe prac?

Okazało się, że do analizy zdjęć wystarczy laptop z dobrą kartą graficzną. Na etapie testowym konieczne było zastosowanie serwerów o wysokiej mocy, ale optymalizacja zredukowała czas obliczeń, który obecnie wynosi zaledwie kilka sekund na zdjęcie. Ponadto system został dostosowany do realiów pracy ratowników. Osiągnęliśmy ten cel dzięki badaniom okulograficznym i ankietowym oraz dzięki temu, że nasi naukowcy stale współpracowali z jednostkami GOPR oraz OSP, zarówno na etapie projektowym, jak i testowym. Ponadto w końcowej fazie prac system został przetestowany podczas ćwiczeń zorganizowanych przez jednostkę ratownictwa specjalistycznego OSP we Wrocławiu.

Ta praktyczna weryfikacja była wystarczająca do uzyskania pewności, że system działa w każdych warunkach?

Prowadziliśmy wszechstronne badania, uwzględniając wszelkie możliwe uwarunkowania, które mogą wystąpić w praktyce. Wypracowane rozwiązania były testowane w rozmaitych warunkach środowiskowych - o różnych porach dnia i roku, na obszarach płaskich i terenach o zróżnicowanej rzeźbie oraz w poszukiwaniach dorosłych i dzieci. Testy wykazały powtarzalne wyniki i wysoką skuteczność algorytmu. Największym osiągnięciem było bezpośrednie przyczynienie się systemu SARUAV do uratowania człowieka zaginionego w Beskidzie Niskim, poszukiwanego przez Grupę Bieszczadzką GOPR, która była jednym z pierwszych użytkowników oprogramowania.

Jakie były okoliczności tej akcji?

Służby ratownicze otrzymały zgłoszenie w nocy. Ratownicy wykorzystali nasz system informatyczny podczas działań prowadzonych kolejnego dnia. Oprogramowanie wykryło osobę zaginioną i podało jej współrzędne. Dzięki tej precyzyjnej lokalizacji ratownicy dotarli na miejsce na czas. Zresztą motto naszego zespołu badawczego brzmi właśnie: „Aby zdążyć na czas”…

Czy w ramach weryfikacji systemu uzyskaliście potwierdzenie jego skuteczności ze strony niezależnych ośrodków? 

Wyniki naszej pracy zostały opublikowane w uznanych międzynarodowych czasopismach naukowych, takich jak „Geomatics, Natural Hazards and Risk”, „Journal of Field Robotics”, „Pure and Applied Geophysics” czy „Remote Sensing”. System otrzymał również bardzo dobre recenzje m.in. od Jurajskiej Grupy GOPR, Fundacji im. Anny Pasek oraz licznych służb ratowniczych działających nie tylko w Polsce, ale też za granicą. 

Skoro tak, to czy system jest wykorzystywany także poza Polską?

Tak, korzystają z niego zarówno krajowe jednostki poszukiwawcze, jak i te z Niemiec, Rumunii, Szwajcarii, Hiszpanii, Belgii oraz Włoch.

Ostatnio światowe media obiegła informacja o czwórce małych dzieci, jedynych ocalałych po katastrofie samolotu w kolumbijskiej puszczy. Odnaleziono je dopiero po 40 dniach. Na ile wasza innowacyjna metoda błyskawicznej lokalizacji poszukiwanych byłaby w takim przypadku przydatna? 

To właśnie jeden z ewidentnych przykładów potwierdzających przydatność nowoczesnych rozwiązań służących ratownictwu. Potrzeby są ogromne, a jak wyglądają poszukiwania, widzimy często choćby w relacjach telewizyjnych. Liczne zastępy ludzi przeczesują lasy, w akcjach poszukiwawczych angażuje się psy, używa helikopterów itd. Tereny porośnięte gęstą roślinnością nie są jednak środowiskiem, w którym rekomendujemy używanie systemu SARUAV. Ale w tym tkwi też piękno tego rozwiązania - nie jest to bowiem oprogramowanie zastępujące ratowników i ugruntowane metody poszukiwawcze, ale stanowiące ich znakomite uzupełnienie na rozległych terenach otwartych, niejednokrotnie takich jak na przykład bagna, do których dostęp jest utrudniony lub czasem niemożliwy.