科技行者手工排雷是世界最危险的工作,专家试图利用AI+VR让人少去现场

手工排雷是世界最危险的工作,专家试图利用AI+VR让人少去现场

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2019年1月28日 科技行者
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一种更具成本效益的原型扫雷监测系统。

来源:科技行者 2019年1月28日

关键字:人工智能 地雷 排雷兵 黎巴嫩

在黎巴嫩众所周知的停火分界线上,一位排雷兵正在认真且专注地工作,探测并清除地图上标明的一系列地雷,通常,排雷兵会精确地站在一米开外,这里是触发地雷的临界距离。

这里的地雷数年以前就已经被部署在这里,有一些已经深深嵌入到地下,也有一些半裸露在地上,还有一些被土壤的自然翻动覆盖着。比如,以色列4号地雷采用一种独特的设计——如果以正确的方式接近这种地雷,即可轻松拆除并摧毁,但如果接近方式有错,那么后果非常严重。

实际上,这是排雷兵在进行扫演习。慢慢地,小心翼翼地,排雷器清理着地雷周遭的土壤——整套扫雷环境由贝鲁特研究与创新中心(the Beirut Research and Innovation Center,简称BRIC)设计完成,整个演习是在连温度都受到严格控制的室内虚拟现实环境中进行的。

扫雷

图: 一位排雷兵利用CEIA探测器对一条车道进行检查,以寻找黎巴嫩与以色列之间停火线沿线的地雷。

这支小型研究组由贝鲁特研究与创新中心(BRIC)主任、机器学习与人工智能专家Hassan Ghaziri教授创立,并与瑞士联邦理工学院(the Swiss Federal Institute of Technology)以及黎巴嫩排雷行动中心(the Lebanese Mine Action Center ,简称LMAC)合作,致力于开发尖端技术(本案例中是“人为扫雷系统”)以改善教育与培训效果,从而确保整个过程更典型、更高效、成本更低

Ghaziri说,“我们的思路在于组织一大批研究人员,主要关注当地以及黎巴嫩社会需求相关的问题与挑战。”他表示,“我们的研究不只是为了学术目的,而是以更低成本协同利益相关者、专家以及国际机构开发出原型设计与真实产品。”他同时补充称,该小组还参与到医学研究当中。“我们能够建立起一个共同发展的结构与实体——这是非常重要的。我们以简单的方式通过精神追求将人们聚集在一起,相比之下,大学环境往往很难让来自不同地区以及拥有不同教育背景的人们组织起来。我们代表的是一个中立的平台,无论来自哪里,任何人都可以加入进来。”Ghaziri强调。

谈到扫雷实验,Ghaziri说,“这个问题对于黎巴嫩来说非常重要,因为已经有大量黎巴嫩领土被地雷所‘污染’。”

目前,该研究团队正在开发一种更具成本效益的原型扫雷监测系统(De-mining Monitoring System,简称DMS),这套系统将为排雷者佩戴一款高科技无线摄像头,以实时流式传输数据将拍摄内容交付至基站或中央监控系统处。

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图: 以色列与黎巴嫩停火线区域土地中埋设的以色列4号地雷。这种地雷必须以某种特定方式进行处理。

该系统采用大量由中国生产的组件来控制成本,允许中央监管系统实时监控世界各地特定地点的多位扫雷人员,监管系统的操作者不会与排雷人员进行任何互动——协议明确禁止这种行为——但可以实时监控实际排雷行动。

更重要的是,这套系统不仅促进了数据流的传输,还能够将信息存储起来以供后续使用。通常情况下,以往的扫雷事故只会留下令人心痛的报告,却无法确切体现当时发生了哪些问题。如今,使用DMS,人们将能够调查排雷事故、改善流程并最终挽救更多生命。

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图:一位排雷专家正在标记以色列-黎巴嫩停火线附近的一颗地雷。

利用“智能”金属探测器与具有人工智能功能的地面穿透雷达,其数据库能够对该地区内常见的地雷进行分类,这将有助于发展电磁技术以及科学方面的强大专业知识。

这套系统还有望清除简易爆炸装置(improvised explosive devices,简称IED),其中也包括造成大量伤亡事件的地雷。

根据黎巴嫩排雷行动中心的说法,黎巴嫩地雷问题的处理可以分为三个阶段。

第一阶段可追溯到1975年,也就是黎巴嫩内战(1975年至1990年)开始的那一年。在此期间先后发生了两次以色列入侵(分别为1978年与1982年)。黎巴嫩领土上因此堆满了大约10万枚地雷与数量更为惊人的未爆炸弹药。

第二阶段始于2000年,当时以色列在占领12年后开始撤离黎巴嫩南部,并在南部与贝卡西部地区留下了超过55万枚用于杀伤人员与反坦克的地雷。

2006年年中,以色列动用超过400万枚集束弹药轰炸黎巴嫩南部,污染了约54.9平方公里土地并影响到100多万人口(占黎巴嫩总人口的三分之一),这彻底浇熄了当时最后一点关于无冲突状态的乐观情绪。

由于集束炸弹的污染,黎巴嫩进入了其地雷历史的第三阶段。目前估计有100万枚未引爆的集束弹药,时刻给平民生命安全造成威胁,并导致他们无法进入农田正常耕作。

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图:贝鲁特研究与创新中心(简称BRIC)创始董事Hassan Ghaziri教授,他开创了以低成本方式实现地雷检测的突破性成果。

身为高级研究员兼团队成员的Mohammed Husseini表示,为了应对这一威胁,该创新中心还在积极开展教育工作——虚拟现实培训计划。

这是因为,未爆炸的集束炸弹存在一个特殊的安全隐患——当地儿童经常将其视为玩具,把它们捡回家甚至抛来掷去,这往往会带来致命的后果。Husseini表示,“现在我们可以制作一款具有教育意义的游戏,我们可以告诉孩子们关于地雷的一切,这样如果他们看到不同寻常的东西,或许会学着离它们远一点。”

同样的,限制成本对于这个项目同样非常重要。虚拟现实培训计划正是由研究员Mohammed Baydoun利用自己的专业知识开发而成,他本人也是一位狂热的游戏玩家,他利用开发视频游戏的应用程序构建了这款模拟工具。

Baydoun指出,“我们考虑到,利用虚拟现实技术来培训排雷者能够大大降低整个过程的实现难度,并确保他们无需进入实际现场。”虚幻引擎是用于创建VR游戏或其他游戏开发的引擎之一,因此用它开发扫雷培训再合适不过,目前该培训主要集中在模拟金属探测器的扫雷过程,包括携带金属探测器的方法及其发出的声音。

另外,无人机通信技术同样被替代掉,取而代之的是电视流媒体技术——一种成本更低的选项。摄像头的位置也从头盔处,转移到了对体积重量要求不高的肩带。内存芯片与电池组被安置在用户背后。

这套方案的目标,是在发生事故时保护数据。另外,排雷者还穿着个人防护装备(personal protective equipment,简称PPE),包括重型凯夫拉纤维背心与带有面罩的安全头盔。背心还设计有一个导流板,用于将爆炸气流推向上方。

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图:以色列与黎巴嫩停火线周边的典型地雷。黄色标记显示地雷的位置与破坏范围。一般来说,雷区清理工作由非政府组织签约进行。

Ghaziri表示,资金方面的限制迫使他们不仅要拿出创意,同时也要尽可能专业。他指出,“由于身在黎巴嫩,因此没有太多机会跟投资者交流,项目的推进速度当然也就没办法得到保证……尽管我们在努力融资,然而面条件有限。”

除了排雷之外,该小组也已经开始将自己的机器学习专业知识应用于医疗保健、心脏病学以及神经病学,从而帮助进行非侵入性诊断。

该小组还在积极寻求与中国各研究中心间的潜在联系,希望能够在未来的人工智能热潮当中占据一席之地。Ghaziri指出,“我知道中国正在大力投资人工智能技术,这是他们的战略发展领域之一。我们很乐意以这种小规模的方式参与到发展当中。”“在某些情况下,我们肯定需要与中国企业保持良好的联系,从而开发出我们所需要的某些原型组件。”

根据《地雷与集束弹药监测》报告所言,2017年由此引发的伤亡人数估计为7239人,其中2793人死亡,4431人受伤,15人失踪。大多数受害者为平民,其中有近一半为儿童。

高伤亡率问题一直影响着存在着武装冲突的国家,特别是阿富汗与叙利亚,此外还包括乌克兰、伊拉克、巴基斯坦、尼日利亚、缅甸、利比亚与也门。

一项振奋人心的统计数据显示,2017年共有超过16万8千枚人员杀伤性地雷及约7500枚反车辆地雷被成功摧毁。

Ghaziri强调称,目前已经迎来第三代的DMS原型系统,并不是要取代排雷人员,而是利用科技的手段,帮助他们更好地完成这项残酷的工作。“因为我们所生活的世界,也在变得越来越复杂。”

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图:停火线上的这颗以色列4号地雷多年来一直暴露在地表上,野火有可能随时将其触发。地表的变化使得这些地雷经常移动位置或者露出地面。