Senzori, dronovi i umjetna inteligencija: Kako inovacije ubrzavaju razminiranje terena u Ukrajini

 

Ukrajina je trenutno najminiranija zemlja na svijetu. Prema podacima Ministarstva ekonomije Ukrajine, do kraja 2024. godine potencijalno je kontaminirano ukupno 138.500 kvadratnih kilometara zemljišta. Uz tradicionalne metode deminiranja, trebao bi skoro čitav vijek da se zemlja očisti od eksplozivnih ubojnih sredstava.

Međutim, inovativne tehnologije daljinske detekcije eksploziva mogu značajno ubrzati ovaj proces. Ukrajinski programeri već stvaraju jedinstvena rješenja koja kombiniraju različite tipove senzora s umjetnom inteligencijom za efikasnu pretragu opasnih područja.

U ovom teksu projekta posebnog partnerstva između LIGA.net i Programa Ujedinjenih nacija za razvoj (UNDP) u Ukrajini, opisuje se kako je u Ukrajini pokrenuto novo tržište humanitarnog deminiranja i kako međunarodni partneri pomažu zemlji u ovoj oblasti.

Drugi tekst fokusira se na razvoj tehnologija deminiranja i kako one mogu ubrzati razminiranje ukrajinskih teritorija.

 

 

U maju 2024. godine UNDP je proveo opsežno testiranje različitih tipova senzora za otkrivanje eksplozivnih naprava. Rezultati testiranja su pokazali da su kamere visoke rezolucije, toplotni senzori i tehnologije zasnovane na magnetometrima najefikasnije.

 

 

To su uređaji koji "vide" toplotu. Mogu detektovati objekte na osnovu temperature, čak i ako nisu vidljivi golim okom. Naprimjer, nagazna mina ili drugi eksplozivni predmet mogu se zagrijati pod suncem, a zatim emitirati toplotu koju termalni senzor može prepoznati. Ova tehnologija dobro funkcionira za otkrivanje objekata na površini, ali njena efikasnost može se smanjiti ako je mina dosta prekrivena vegetacijom ili tlom.

Svaki tip senzora ima svoje prednosti i ograničenja. Optičke kamere visoke osjetljivosti postavljene na dronove efikasne su u otkrivanju objekata na površini. Međutim, njihovu upotrebu može ometati vegetacija ili druge prepreke. Magnetometri su u stanju otkriti mine i druga neeksplodirana ubojna sredstva koja sadrže metal, ali je njihova efikasnost smanjena prisustvom krhotina, uključujući metal, u tlu i visokom mineralizacijom ukrajinske zemlje. Detekcija plastičnih mina s minimalnim sadržajem metala  je posebno izazovna.

 

 

To su uređaji koji mjerenjem magnetnih polja detektuju metalne predmete. Metal u minama ili eksplozivu utiče na ovo polje, a magnetometar "osjeća" te promjene. Korisni su za lociranje metalnih eksplozivnih objekata kako na površini, tako i ispod zemlje. Međutim, oni mogu biti „zbunjeni“ opasnim predmetima sa metalnim krhotinama u tlu, tako da nisu uvijek tačni.

„Sada dolazimo do tačke u kojoj moramo razviti tehnologije koje kombinuju različite senzore, jer ne postoji univerzalni alat koji može raditi sa bilo kojom vrstom eksplozivnog objekta“, objašnjava stručnjak za razminiranje UNDP-a Edward Crowther.

U Ukrajini se aktivno razvijaju tehnologije daljinske detekcije opasnih područja. Državna služba za vanredne situacije (SES) posebno koristi satelitske snimke za identifikaciju potencijalno kontaminiranih područja, što omogućava efikasnije planiranje i određivanje prioriteta deminiranja. Većina operatera humanitarnog deminiranja koristi dronove sa optičkim kamerama i sistemima umjetne inteligencije za obradu slika. Umjetna inteligencija može značajno ubrzati proces analize podataka.

"Do sada se umjetna inteligencija uglavnom koristila za obradu vizualnih podataka", kaže Crowther. „Naprimjer, kada dron preleti određeno područje za koje se sumnja da je kontaminirano, on napravi stotine, možda i hiljade različitih slika. Zatim ih treba provjeriti da li ima nekih eksplozivnih naprava – protivpješadijskih mina, naprimjer. (Upotreba AI) dovodi do značajnog povećanja produktivnosti u obradi takvih slika, jer mašina zasnovana na vještačkoj inteligenciji može obraditi ove slike mnogo brže i preciznije od čovjeka".  

Istovremeno, Crowther naglašava da uprkos svim uspjesima umjetne inteligencije, čovjek uvijek mora biti uključen u proces obrade podataka kako bi se provjerile informacije. Na kraju krajeva, humanitarno deminiranje se prvenstveno odnosi na osiguranje ljudske sigurnosti.

"U augustu je UNDP, zajedno sa Ministarstvom ekonomije, obučio 10 veterana sa invaliditetom da postanu analitičari vizuelnih podataka", dodaje Crowther. „Njih sedam već radi u ovoj specijalnosti, a petoro je zaposleno u The HALO Trust (najvećoj međunarodnoj neprofitnoj organizaciji koja se bavi humanitarnim razminiranjem – prim. aut.), gdje rade na analizi podataka. To ne pomaže samo u deminiranju, nego i olakšava reintegraciju veterana u civilni život dajući im priliku da svoje vještine primjene na važnom cilju".

Prema Crowtheru, Ukrajina je postala poligon za razvoj inovativnih tehnologija deminiranja. Kombinacijom međunarodnog iskustva i lokalnih inovacija stvaraju se efikasna rješenja za prevazilaženje neviđenih izazova u oblasti deminiranja.

 

"Razvoj ukrajinskih stručnjaka i metodologija stvorenih za rješavanje humanitarnog deminiranja u Ukrajini promijenit će ovu oblast na globalnom nivou", kaže Crowther.  „Tehnologije koje se razvijaju u Ukrajini nesumnjivo će se koristiti u ovoj aktivnosti širom svijeta i dovest će do značajnih promjena“.  

 

 

U Ukrajini, stručnjaci iz različitih oblasti, uključujući rudarstvo, IT, pa čak i arheologiju, primjenjuju svoje znanje na razvoj tehnologija za daljinsko otkrivanje eksplozivnih ubojnih sredstava. Njihovi prijedlozi, kao i ideje međunarodnih kompanija, testiraju se na poligonima i u realnim uslovima na terenu. Čak i u ovoj ranoj fazi, neki od rezultata su već impresivni.

Konkretno, tokom testova u maju 2024. godine, u kojima je učestvovalo sedam ukrajinskih i međunarodnih timova, neke kompanije su uspjele otkriti 78 posto opasnih naprava na površini, oko 70 posto pod zemljom i 62 posto plastičnih naprava.

Prema riječima Katerine Drozd, projekt menadžerice za inovacije u Timu za podršku protuminskim akcijama pri Ministarstvu ekonomije Ukrajine, ovog ljeta su testiranja provedena i u realnim uslovima u zajednici Kamianka u Harkovskoj oblasti, koja je bila pod okupacijom oko pet mjeseci 2022. godine. Teritorija je bila jako kontaminirana protivpješadijskim minama PFM-1, koje je teško otkriti zbog njihovog plastičnog tijela i male veličine.

„Radimo mnogo testiranja“, napominje Drozd. „Najbolje kompanije koje pokažu dobre rezultate se tada pozivaju da rade pravi posao i sarađuju sa raznim operaterima za deminiranje“.  

 

 

Razvoj tehnologija daljinskog otkrivanja eksplozivnih ubojnih sredstava pomoći će Ukrajini da razvije jasan sistem za određivanje prioriteta zemljišta za humanitarno deminiranje – proces identifikacije najvažnijih područja koje prvo treba očistiti od eksplozivnih ubojnih sredstava. Međutim, mnogo faktora treba uzeti u obzir prilikom dodjele stepena prioriteta lokaciji, uključujući nivo kontaminacije, veličinu populacije te ekonomski i ekološki značaj lokacije.

Udruženje ukrajinskih istraživača aktivno radi u tom pravcu. Uz podršku FAO-a, napravili su mapu kratera i oštećenja tla za Harkovsku oblast, a sada proširuju svoj rad na Mikolajvsku i Hersonsku oblast.

„Zahvaljujući njihovoj stručnosti i naučnoj podlozi, imamo informacije o migraciji zagađivača,“ objašnjava Olena Pareniuk, koordinatorica projekata utvrđivanja prioriteta protivminskog djelovanja u Ministarstvu ekonomije. "Naprimjer, možemo predvidjeti nivoe kontaminacije prehrambenih proizvoda koji se uzgajaju na određenim vrstama kontaminiranog zemljišta. Ako se isti zagađivač nađe, naprimjer, u crnoj zemlji i pijesku,

tada će proizvodi uzgojeni u pijesku biti kontaminiraniji. Posjedujući informacije o kraterima i migraciji zagađivača, možemo procijeniti nivo uticaja na teritoriju i njene poljoprivredne proizvode".

Sistem određivanja prioriteta zemljišta je trenutno u razvoju. Prema riječima Pareniuk, u oblasti Harkiv pokreće se pilot projekat sa šest organizacija koje rade na izradi mape prioriteta. Nakon izrade potpunog algoritma prioriteta, planira se legalizacija usvajanjem eksperimentalne rezolucije Kabineta ministara.

"Naš cilj je pomoći da se što prije vrati više zemljišta u privrednu aktivnost", kaže Pareniuk. "A ako prvo provjerimo teritoriju koja najvjerovatnije nije kontaminirana i ostvarimo prihod, brže ćemo vratiti više zemlje u privrednu aktivnost".  

 

 

Ukrajina aktivno razvija inovativna rješenja za humanitarno razminiranje. Među istaknutim igračima na ovom tržištu su dobrotvorna fondacija Postup i kompanija UADamage, koje su kreirale vlastite sisteme za daljinsku detekciju eksplozivnih objekata.

Fondacija Postup počela je raditi na sistemima za otkrivanje mina u ljeto 2022. godine.

„Tradicionalni alati i standardi za deminiranje... neće pomoći u rješavanju problema ove veličine u odgovarajućem vremenskom okviru“, kaže Vlad Kozak, osnivač Postupa.

Postup je razvio sistem baziran na agrodronu sa magnetometrom koji detektuje metalne predmete do dubine od tri do 3,5 metra, a veliku municiju čak i do dubine od pet do sedam  metara. Dizajn je jedinstven po tome što su senzori posebno montirani na udaljenosti od drona, što minimizira uticaj metalnih delova samog uređaja na mjerenja.

Sistem koristi kombinaciju različitih tehnologija: magnetometar za traženje metalnih objekata, konvencionalne RGB kamere i multispektralne kamere. Kako objašnjava Kozak, RGB kamere omogućavaju vizualnu detekciju mina i eksplozivnih objekata, a identifikacija se može lako automatizirati korištenjem umjetne inteligencije. Nasuprot tome, multispektralne kamere su u stanju da detektuju objekte na površini i blizu nje, kao i da odvoje objekte od pozadine na osnovu njihovih fizičkih svojstava. Naprimjer, metal ili plastika se zagrijavaju i hlade brže od vegetacije, tako da su jasno vidljivi u infracrvenom opsegu tokom toplih sunčanih dana.

"Sam magnetometar nam omogućava da detektiramo oko 70 posto mina i municije koja može biti na zemlji ili ispod zemlje", kaže Kozak. "Naravno, to nije lijek za sve probleme, jer postoje i plastične mine. Zato radimo na rješenju koje kombinuje različite senzore. Magnetometar je jedna od metoda, ali koristimo i optičke metode. Sada, zahvaljujući svim metodama, možemo otkriti 93 posto eksplozivnih objekata na lokaciji".

Kompanija posebnu pažnju posvećuje razvoju vještačke inteligencije za analizu podataka. Trenutno, kompanija koristi umjetnu inteligenciju za analizu vizualnih podataka i radi na obuci umjetne inteligencije na podacima magnetometra.

 

„Važno je osposobiti neuronsku mrežu da prepozna ne samo standardnu municiju, već i improvizirane eksplozivne naprave i mine koje je postavio neprijatelj“, kaže Kozak. "Trenutno smo u fazi razvoja takvog prototipa rješenja za umjetnu inteligenciju. Uvježbali smo naše algoritme da razlikuju najčešće mine: TM-62, OZM-72, MON-50, protivpješadijske mine (PMN) ) i visokoeksplozivne protivpješadijske mine (PFM)“.

UADamage se u početku fokusirao na prikupljanje podataka i analizu infrastrukturne štete uzrokovane neprijateljstvima. Tada su zaposleni u kompaniji bili svjedoci miniranja dva vozila u Hersonskoj oblasti u jednom danu.

„Shvatio sam da se bez deminiranja niko neće vratiti u ova područja i neće biti rekonstrukcije“, kaže Vitalij Lopušanski, osnivač UADamage.

"Dakle, moramo pomoći u deminiranju, jer jedna osoba sa konvencionalnim detektorom metala može preći ne više od 100 kvadratnih metara dnevno, što je vrlo sporo".

UADamage koristi industrijske dronove DJI Matrice 30 i Matrice 300 opremljene raznim senzorima: konvencionalne i infracrvene kamere, multispektralne kamere, magnetometri i GPR. Kompanija je razvila i samohodnu zemaljsku jedinicu za rad na teško dostupnim mjestima.

Prema Lopušanskom, u prosjeku, jedan dron može izmjeriti do pet hektara teritorije tokom dana, a do 10 hektara u optimalnim uslovima. Prikupljeni podaci se obrađuju pomoću umjetne inteligencije i prikazuju na posebnoj platformi koja prikazuje mapu minirane teritorije. UADamage razvija sistem određivanja prioriteta zemljišta u saradnji sa Ministarstvom privrede i UNDP-om.

„Napravili smo mapu kratera koristeći satelitske podatke“, objašnjava Lopušanski. "Prekrivamo ove informacije katastarskim podacima i registrima i dobijamo kartu vjerovatnoće mina u Ukrajini".

Sistem je trenutno u test modu, a njegova puna implementacija planirana je za 2025. godinu, uz kontinuiranu integraciju podataka iz svih dostupnih izvora.

I Postup i UADamage sarađuju sa SES-om i međunarodnim partnerima, provode testove u različitim regionima Ukrajine. Njihov razvoj mogao bi dati važan doprinos globalnoj praksi humanitarnog deminiranja. Konkretno, oni aktivno rade na potpunoj automatizaciji procesa deminiranja.

"Ovo je jedna od najopasnijih profesija na svijetu, a naš cilj je da što više smanjimo rizike za ljude", kaže Lopušanski.

Drugi važan aspekt je trošak deminiranja. Prema Kozaku, tradicionalne metode koštaju od 3.000 do 5.000 dolara po hektaru, što često premašuje komercijalnu vrijednost samog zemljišta. Ova brojka je zasnovana na iskustvu operatera deminiranja koji koriste mehanizirane metode deminiranja. Upotreba novih tehnologija može smanjiti ove troškove na 600-800 dolara po hektaru, čineći proces ekonomski održivim.  

 

 

Razvoj tehnologija za daljinsko otkrivanje opasnosti od eksploziva je od ključne važnosti za Ukrajinu. Kombinacija različitih tipova senzora, dronova i umjetne inteligencije mogla bi značajno ubrzati proces deminiranja i učiniti ga sigurnijim za deminere. Ukrajinske kompanije stvaraju jedinstvena rješenja koja ne samo da će pomoći u čišćenju teritorija u zemlji, već će i promijeniti pristup humanitarnom razminiranju na globalnom nivou. To daje nadu da će uspostavljanje sigurnih uslova života u minama zagađenim područjima biti moguće u mnogo kraćem vremenskom roku.

Istovremeno, da bi takve tehnologije radile brzo i ispravno, umjetna inteligencija koja obrađuje slike mora biti u stanju brzo i ispravno prepoznati eksplozivne objekte. Ministarstvo ekonomije trenutno radi na bazi podataka uobičajenih eksplozivnih predmeta koja će pomoći programerima da obuče svoje tehnologije.

"Možete kombinirati senzore, ali ako nema baze podataka, to neće funkcionirati, nažalost", objašnjava Drozd. "Ne možemo samo fotografisati sa interneta i trenirati vještačku inteligenciju, jer postoji mnogo modifikacija, a svakim danom se pojavljuje sve više. Zato mnogi ukrajinski programeri rade sa Državnom službom za vanredne situacije, Državnom specijalnom službom. Transportna služba i operateri na terenima kako bi sve mogli vidjeti uživo i kreirati ovu bazu podataka".

Istovremeno, standardizacija i certifikacija predstavljaju ozbiljan izazov za Ukrajinu u razvoju senzorskih tehnologija za otkrivanje opasnih objekata. Od danas ne postoje međunarodni standardi za korištenje senzorskih tehnologija za otkrivanje eksplozivnih naprava – još uvijek se prikupljaju dokazi kako bi se utvrdilo u kojim slučajevima se određene tehnologije mogu koristiti.

"Moramo imati na umu da se humanitarno deminiranje odnosi prije svega na živote ljudi i ne možemo certificirati opremu koja pruža samo 78 posto detekcije", kaže Drozd.

"Moramo dostići maksimum. Možda će to biti 99 posto, a ne 100 posto, ali važno je da preciziramo gdje i u kojim slučajevima možemo koristiti ovu tehnologiju. Kada je u pitanju gdje je ne možemo koristiti, više se radi o regionu, teritoriji, tipovima tla, temperature zraka i vremenu, također, zahtijevaju različite tehnologije“.