Bezzałogowy system UWr wspomoże akcje ratunkowe

Prof. Tomasz Niedzielski i jego zespół z Zakładu Geoinformatyki i Kartografii UWr opracowali system lokalizujący osoby zaginione na terenach otwartych. Zgodnie z planami już za dwa lata weźmie on udział w ratowaniu ludzkiego życia podczas akcji poszukiwawczych.

Profesor Niedzielski podczas testów terenowych z wykorzystaniem drona (fot. Jan Krupski)

Dzięki nowatorskiemu połączeniu wiedzy geograficznej, umiejętności informatycznych i możliwości dronów powstał algorytm, którego zadanie porównać można do szukania grzybów z lotu ptaka. Potrafi on bowiem wykrywać ludzi na zdjęciach lotniczych, na których człowiek jest zaledwie grupką pikseli – podobną do zwierząt i krzewów.

– Choć bezpośrednimi odbiorcami naszego rozwiązania będą jednostki ratownictwa górskiego i wodnego oraz policja i służby graniczne, to jest to projekt społeczny, na którym skorzystamy wszyscy – mówi Niedzielski.

Jak działa system? W pierwszym kroku wyznacza on potencjalny obszar, na którym może się znajdować zaginiona osoba. Następnie nad wskazany rejon wysyłany jest dron, który wykonuje setki zdjęć lotniczych, szczegółowo obserwując teren. W drugim kroku zdjęcia są przesyłane do analizy przez algorytm specjalnie zaprojektowany do wyszukiwania ludzi. Jest to największe wyzwanie dla projektu, bo z jednej strony należy przystosować technologię do precyzyjnej identyfikacji ludzi, a z drugiej – odpowiednio zautomatyzować działania i stworzyć warunki do przetwarzania bardzo dużych zbiorów danych w czasie rzeczywistym, żeby lokalizację poszukiwanej osoby podać ratownikom jak najszybciej.

Zaznaczenie zlokalizowanej osoby przez system detekcji ludzi (z archiwum SARUAV)

Nie jest to pierwszy projekt, w którym prof. Niedzielski wykorzystuje bezzałogowe statki powietrzne. Pierwszy raz z dronami profesor spotkał się w 2007 roku podczas warsztatów dla młodych naukowców w Montpellier. Postanowił wtedy, że jeśli tylko dostęp do technologii mu na to pozwoli, chciałby w przyszłości zająć się właśnie wysokorozdzielczą obserwacją ziemi z niskiego pułapu. Zrealizował swój cel po pięciu latach już jako kierownik Zakładu Kartografii (obecnie Geoinformatyki i Kartografii).

Profesor wykorzystywał drony m.in. do badania stanu wód oraz tworzenia map wysokości pokrywy śnieżnej. Z czasem zainteresował się problemem detekcji ludzi z perspektywy drona. Rejestrował obszar, na którym znajdowali się członkowie jego zespołu badawczego, a potem szczegółowo przyglądał się zdjęciom. Czy można na nich zidentyfikować człowieka? Czy możliwe jest stworzenie programu, który zrobi to automatycznie? Chcąc się o tym przekonać, przygotował wniosek projektu do programu Iuventus Plus. Otrzymał grant naukowy i w 2015 roku rozpoczął badania nad poszukiwaniem ludzi zaginionych na terenach niezagospodarowanych.

W zespole badawczym znaleźli się twórcy algorytmu detekcji ludzi, eksperci z zakresu szeroko pojętej geoinformacji, a także technicy oraz pozoranci, wykonujący zadania techniczne i weryfikacyjne.

Pierwszy etap badań miał charakter kameralny. Obejmował dziesiątki godzin spędzonych na tworzeniu algorytmu w zaciszu komputerowego laboratorium. I choć przypomina to pracę firmy IT, sednem działań było nie tylko zaprogramowanie rozwiązania, ale też odpowiednie wykorzystywanie wiedzy geograficznej do opracowania algorytmu.

Drugim etapem były eksperymenty terenowe zakrojone na szeroką skalę. Celem było przetestowanie rozwiązania w rozmaitych warunkach środowiskowych – o różnych porach dnia i roku, na obszarach płaskich i terenach o zróżnicowanej rzeźbie oraz w poszukiwaniach tak dorosłych, jak i dzieci. Testy wykazały powtarzalne sukcesy i wysoką skuteczność algorytmu, a wyniki zostały opublikowane w uznanych międzynarodowych czasopismach naukowych, takich jak „Geomatics, Natural Hazards and Risk”, „Journal of Field Robotics” czy „Pure and Applied Geophysics”, spotykając się z pozytywnym odbiorem naukowców.

I na tym etapie właściwie wszystko powinno się zakończyć. Badania podstawowe – którymi zazwyczaj zajmują się naukowcy – zostały zrealizowane, problem badawczy rozwiązany, a wyniki opublikowane. Nic dziwnego, że twórcy algorytmu zaczęli rozglądać się za kolejnymi wyzwaniami i nowymi źródłami finansowania na potrzeby dalszego rozwoju systemu.

Wtedy pojawił się jasny sygnał od praktyków z branży – projekt trzeba kontynuować. Po pierwsze daje on realną szansę ratowania ludzkiego życia, po drugie służby ratownicze chcą z niego korzystać, a po trzecie – zakup drona za kilka tysięcy złotych będzie niebawem w zasięgu możliwości nawet niedużych jednostek zajmujących się ratownictwem. System otrzymał bardzo pozytywne opinie m.in. od Jurajskiej Grupy GOPR, Fundacji im. Anny Pasek oraz firmy FlyTech, czołowego polskiego producenta profesjonalnych dronów dla geodezji, rolnictwa i energetyki.

– Ocena praktyków była dla mnie jako naukowca szczególnie ważna. Domyślałem się reakcji recenzentów naukowych, ale opinie profesjonalistów z branży ratownictwa, nowych technologii oraz biznesu do końca były dla mnie zagadką. I słusznie, bo okazało się, że naukowcy i praktycy patrzą na nasz projekt z zupełnie odmiennych perspektyw. Ci pierwsi interesowali się metodyką wykorzystaną w badaniach, drudzy – możliwościami zastosowania rozwiązania w realnych warunkach oraz zaistnienia na rynku – mówi Niedzielski.

Ale kontynuowanie projektu wykracza poza standardową pracę naukowca i oznacza przyjęcie nowej roli przez profesora i pozostałych twórców algorytmu, którymi są Mirosława Jurecka i dr Bartłomiej Miziński. Oboje to uczniowie Niedzielskiego i bardzo aktywni młodzi ludzie. Choć mają na swoim koncie wartościowe publikacje naukowe, nie chcą na nich poprzestać i marzą o stworzeniu czegoś, co będzie mieć konkretne przełożenie na rzeczywistość. Niedzielskiemu przypomina to słowa, które jako młody naukowiec usłyszał od swojego profesora – na początku będzie się liczyło to, ile publikuje, potem gdzie publikuje, a na końcu to, co najważniejsze – co robi.

– Na pewno nie odejdę od działalności naukowej i publikowania, ale chcę też przełożyć swoją pracę na życie ludzi spoza uczelni. Chciałbym im pokazać, że to, co robię, jest potrzebne i może się im przydać – mówi Niedzielski.

Obecnie system jest na czwartym poziomie TRL, 9-stopniowej skali określającej gotowość technologiczną nowych rozwiązań. Aby możliwe było jego zastosowanie w praktyce poszukiwawczej, konieczne jest kontynuowanie badań i dostosowanie systemu do warunków pracy ratowników. Profesor przewiduje, że prace te potrwają następne dwa lata.

Zespół zdecydował się na założenie spółki technologicznej i skomercjalizowanie rozwiązania. Powołano spółkę kapitałową SARUAV Sp. z o.o., która funkcjonuje pod patronatem Uniwersytetu Wrocławskiego i jest powiązana z uczelnią umową licencyjną. Spółką zainteresował się fundusz inwestycyjny Epic Alfa Sp. z o.o., którego głównym inwestorem jest spółka PGE Ventures z Grupy Kapitałowej PGE, największego w Polsce przedsiębiorstwa z sektora elektroenergetycznego. Fundusz zainwestował w SARUAV na zasadach programu BRIdge Alfa, organizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Z kolei na Uniwersytecie Wrocławskim proces komercjalizacji wsparło Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy oraz Biuro Radców Prawnych.

Założenie spółki wymagało ustalenia szczegółów dotyczących własności intelektualnej, czyli know-how twórców systemu, co było niezbędne do określenia warunków licencji.

– Z początku nie spodziewałem się, jak obszernych analiz prawnych będzie wymagać powołanie spółki. Kosztowało nas to ogrom czasu i pracy, ale mimo to uważam, że decyzja o komercjalizowaniu technologii była słuszna i gdybym miał ją jeszcze raz podejmować, na pewno postąpiłbym tak samo – mówi Tomasz Niedzielski.

Spółka rozpoczęła działalność pod koniec 2018 roku pod nazwą SARUAV, ang. Search and Rescue Unmanned Aerial Vehicle, i jest pierwszą spółką technologiczną typu spin-off działającą pod patronatem Uniwersytetu Wrocławskiego. Twórcy mają nadzieję, że przetarte przez nich szlaki przydadzą się w przyszłości innym naukowcom zainteresowanym komercjalizacją wyników badań naukowych.

Zespół twórców SARUAV przy pracy – Bartłomiej Miziński, Tomasz Niedzielski i Mirosława Jurecka (fot. Magdalena Marcula)

Celem prac badawczo-rozwojowych prowadzonych obecnie przez spółkę jest stworzenie demonstratora systemu SARUAV, który będzie używany przez klienta dysponującego dowolnym modelem bezzałogowego statku powietrznego wyposażonym w pokładowy aparat fotograficzny. System będzie wskazywał ekipom poszukiwawczym potencjalne miejsca przebywania ludzi na terenach otwartych, zwiększając prawdopodobieństwo ich odnalezienia i skracając czas poszukiwań. Czas dotarcia do osoby zaginionej decyduje o jej zdrowiu, a nawet życiu. Twórcy są świadomi, że system nie rozwiąże wszystkich problemów, z którymi mierzą się na co dzień ratownicy, ale będzie stanowił wsparcie ich działań operacyjnych.

Aleksandra Draus (Uniwersytet Wrocławski)