«‎Озброєні» технологіями. Які ІТ-рішення допоможуть у розмінуванні України

Харківщина — одна з найбільш замінованих областей. Загалом забруднення мінами та іншими вибухонебезпечними предметами в Україні сягає 174 тисяч км². Крім полів і лісосмуг, це й території у межах житлових будинків.

Новини рясніють заголовками про десятки років на повне очищення країни. Це не дивує саперів: як кажуть фахівці, специфіка роботи не дозволяє рухатися швидше.

Технічні розробки — ось, що полегшить розвідувальну роботу та розмінування. Серед українських айтівців є команди, котрі постійно на зв'язку з військовими. За їхньої допомоги інженери вивчають тонкощі розмінування, аби створювати нові та покращувати існуючі пристрої. Про такі ІТ-рішення розкажемо далі.

Масштаби робіт

За попередніми оцінками ДСНС, у Харківській області один мільйон 256 тисяч гектарів забрудненої території. На сьогодні саперами ДСНС очищено 3 518 гектарів. Йдеться про лінії електропостачання, водо- та газопостачання.

Ігор Овчарук, начальник загону гуманітарного розмінування та піротехнічних робіт Міжрегіонального центру гуманітарного розмінування та швидкого реагування ДСНС України:

«‎Ще в нас підлягає обстеженню орієнтовно 12 тисяч км². Наразі ми відпрацювали близько 2 700 км², саме по критичній інфраструктурі. Хтось може сказати, що це дуже повільно, але швидше, на жаль, неможливо. Якщо почнемо так — ризикуємо життям наших людей. Якби ми відпрацьовували це в рамках гуманітарного розмінування, виходило би ще довше. У такому разі сапер може пройти не більше 10 м² в день. Навколішках з 08:00 до 16:00, маючи прохід шириною в метр, він обережно вистригає бур'ян та дістає весь знайдений метал».

Робота сапера — довга, рутинна й небезпечна. Знешкодження однієї міни в залежності від умов та місцевості може тривати від п'яти хвилин до кількох діб. Зважаймо ще на інтенсивність обстрілів у прифронтових районах, коли роботу доводиться призупиняти. Кількість мін, рельєф місцевості, навіть погода — це все впливає на швидкість розмінування. У спеку, як розповідає Ігор Овчарук, деякі міни можуть здетонувати від перегрівання. Аби зберегти життя команді, влітку вдень сапери тримають паузу. А в морози та сніжну погоду взагалі не працюють, бо не видно, що розміновувати.

Попри складнощі, розмінування ведеться щодня на звільнених територіях Харківської, Донецької, Херсонської, Запорізької областей, у Дніпропетровській області, на Одещині, Сумщині, Миколаївщині. Сапери ДСНС уже знешкодили приблизно 430 тисяч боєприпасів. Передусім це об'єкти критичної інфраструктури та фермерські поля. До гуманітарного розмінування залучені міжнародні організації. Більшість із них працюють в Україні з 2014 року: The HALO Trust, Данська група з розмінування та Швейцарський фонд з протимінної діяльності.

Задача — зробити розмінування безпечним та ефективним

Одразу на думку спадають дрони. Прості у використанні, маневрені — і завжди дефіцитні. Попит на них великий для виконання багатьох військових задач. Саперам дрони допомагають визначати координати вибухонебезпечних предметів. Уже на цьому етапі фахівці розуміють, де треба сфокусуватися насамперед, і можуть планувати подальшу роботу. Плюс це убезпечує життя.

Крім обстеження дронами, помічними є механічні засоби: робокати та армтраки. Сапери керують ними на дистанції. Під час руху вони викошують траву та розпушують ґрунт: так вдається знаходити прикопані міни. Однак ці машини використовують на полях, де немає загрози натрапити на антитранспортні міни.

Харківські інженери представили машину для підготовки ґрунту для гуманітарного розмінування. За суттю це трактор, який штовхає перед собою каток вагою приблизно вісім тонн. За даними Міністерства економіки, розробка отримала сертифікат відповідності, що дозволяє почати масове виробництво.

Український стартап еfarm.pro створив комплекс техніки для розмінування полів. Автор проєкту Олександр Приходченко згадує, як фермери ділилися з ним прикрим досвідом колег. Чекати черги на очищення сотень і тисяч гектарів деякі аграрії не хотіли. Ризикуючи життям, вони виїжджали в поля, і дехто підірвався на мінах. Постала гостра потреба в інструментах безпечного розмінування, доступних фермерам. Так виникла ідея розробки.

Сюди входить дрон, робот-розміновувач, автопілот і причіпна система на трактор. Машина працює автономно. Керувати нею можна з безпечної відстані.

Ігор Овчарук:

«На мінному полі зазвичай діє шахматний порядок, тобто є певний проміжок між вибухонебезпечними предметами. Зараз сапери стикаються з тим, що багато чого розкидано хаотично. Типово для дистанційного мінування. Дрони дозволяють нам виявити приблизні координати предметів. Але тут важливіша візуалізація картинки на планшеті. Треба не просто знайти якийсь предмет, а пересвідчитися, що це дійсно міна. І тільки тоді відправляти туди сапера».

Штучний інтелект вчиться знаходити міни

«Багато українських стартапів використовують різні технології. Кожен намагається побудувати власне рішення. Безперечно, всі розробки важливі і необхідні. Але дрони, роботи, машинки, підводні човни — це все логістика. На мій погляд, варто зосередитись на тому, що дозволяє знаходити підозрілі об'єкти як на землі, так і під нею. А на це здатні сенсори».

Команда UADamage досліджує можливості кількох таких сенсорів. Перший — камера з високою роздільною здатністю. Стандартна камера у більшості дронів дає досить якісне зображення. Але перевірка буде наочною лише після того, як на ділянці відбувся бій і війська відійшли. А ще є міни, закопані глибоко під землею. Цей невидимий спектр звичайна камера не ідентифікує.

Другий сенсор — теплокамера, що знаходить у ґрунті металеві об'єкти, які протягом дня нагрілися під сонцем. Наступний сенсор — лідар — формує хмару точок, які відбиваються від землі. За рахунок цього можна змоделювати рельєфність місцевості.

Магнітометер може працювати на трьох метрах заввишки і вглиб до двох метрів, знаходячи металеві об'єкти вагою до 200 грамів. По-своєму ефективна річ, але для пошуку пластикових мін, «‎пелюсток», не підійде. З магнітометром на дроні можна облетіти велику територію, зібравши на мапі відбиток усіх металевих мін. За словами Віталія, для контрнаступу це дієва технологія, адже так вдасться швидко показати, де на дорозі є протитанкові міни, аби обійти їх чи розмінувати ділянку та рушити далі.

Також інженери вивчають поєднання сенсорів. Наприклад, магнітометр або радар можна з'єднати з камерою. Тоді пристрій на льоту буде обробляти сигнали, а результат оцифрування відразу відправлятиме у векторному форматі на мапу. Так сапери матимуть повну картинку для подальшого розмінування.

Віталій Лопушанський:

«Зараз цю технологію ми тестуємо на полігоні з одним із операторів із розмінування. Наш комплект із дрона, камери й радара за добу долає до 200 гектарів. Сподіваємося досягти хороших результатів у швидкості, зберігаючи 2–4 метри заввишки для безпечного облітання території. Також прагнемо більш точного визначення координат: до 5–10 сантиметрів, а також виявлення предметів на глибині до двох метрів вагою понад 200 грамів.

Багато фахівців працюють над подібними рішеннями, та, як на мене, всі намагаються вигадувати велосипед. Велосипед із двома колесами, із трьома, із прискорювачем якимось. Насправді ж є сенсори, і варто впровадити в них штучний інтелект. Він автоматично класифікує дані про об'єкти на землі, під нею та нанесе їх на мапу. Якщо показати нейронній мережі тисячу таких предметів на знімках, тисяча перший вона знайде сама. Таким чином автоматизуємо виявлення мін».

Можливості штучного інтелекту вивчають і сапери. Як нам розповіли в організації з гуманітарного розмінування The HALO Trust, команда співпрацює з кількома компаніями, щоб впровадити machine learning у мапу з функцією позначення мін. Також спеціалісти намагаються навчити машини аналізувати відео, зняте робокатами (механізмами, що косять траву під час розмінування). Нині відео аналізують оператори.

«У нас є відділ Information management system. Ми збираємо багато інформації, аналізуємо, які методи найефективніші та на яких ділянках. Це дає ширшу картину та її розуміння для покращення безпеки та ефективності у подальшій роботі. Вся інформація, зібрана під час нетехнічного обстеження (яке проводиться перед розмінуванням) збирається у наших базах даних. Відкривши їх, бачимо прогрес на конкретній ділянці, та які методи використовуються на території. По закінченню розмінування завдяки цим базам даних стає зрозуміло, що ми зробили та як швидко».

Збір даних про замінування: яке тут рішення?

Підприємець Андрій Дем'янович давно працює у сфері управління даними про земельні ділянки. Його компанія створює IT-продукти для фермерів та територіальних громад. Основна ціль розробок — автоматизовувати процеси на господарствах. На початку повномасштабного вторгнення команда шукала нішу, де стала б максимально ефективною для фермерів. Тим більше, у штаті є досвідчені програмісти.

На розмінування звернули увагу після численних дзвінків від клієнтів. Фермери розказували про часті підриви на мінах. Люди їхали в поле, бо розуміли: інакше фінансово не переживуть цей сезон. Зі слів фермерів, на допомогу їм ніхто не поспішав. Усе тому, що довільний запит фермера хоч і має юридичну силу як звернення до Військово-цивільної адміністрації, але не несе практичного значення для сапера.

Андрій Дем'янович:

«Запит у два рядочки на кшталт «Доброго дня, я такий-то, розмінуйте мені якусь там громаду або мої поля десь там» — не працює. Отримавши такого листа, сапери розуміють, що їм доведеться обстежити 30 тисяч гектарів без конкретної прив'язки до координат. Ми вирішили створити простий та зрозумілий сервіс для фермерів, де можна легко намалювати своє поле, внести дані. А якщо раптом і це для фермера складно — з ним на зв'язку буде наш менеджер, який допоможе розібратись.

Після опрацювання запиту з нашого боку, готуємо лист з точними координатами, зі всіма обставинами на ділянці, з картографічним матеріалом і передаємо заявнику на підпис. Далі він скидає нам скан-копію, і все — юридично процес запущено. Вже є офіційна підстава включити запит у план обстеження територій».

Так виглядає сервіс military.feodal.online

Підтверджені сервісом запити автоматично потрапляють у Міжнародну систему управління інформацією для дій щодо розмінування — IMSMA. Їх бачать усі сертифіковані в Україні оператори та Центр протимінної діяльності. Тож окрім кращого орієнтування на місцевості під час виїздів, фахівці можуть планувати хід розмінування, спираючись на обсяг ймовірно забруднених земель у певних громадах.

Розробники співпрацюють з Асоціацією Саперів України та Центром протимінної діяльності для обміну даними. Додали сюди й освітній напрямок.

Андрій Дем'янович:

‎ «На початку повномасштабного вторгнення у багатьох фермерів було хибне уявлення про цю галузь. Разом із паном Тимуром Пістрюгою (керівник Асоціації саперів України — ред.), ми розказуємо фермерам, чому небезпечно користуватись послугами “чорних” саперів, з яких етапів складається гуманітарне розмінування, чим відрізняється від оперативного. Людям треба пояснити, як працює ця сфера зсередини та чому до фермера не прилітає група саперів, щойно він подав заявку. Важливо розуміти специфіку їхньої роботи, набратися терпіння та в жодному разі не лізти на поле самостійно».

Україна залишається одним з основних експортерів сільськогосподарських продуктів у світі. Вочевидь, очищення від мін фермерських угідь — пріоритетне. Щоб аграрії швидше повернулися до роботи на безпечні території, державі насамперед потрібен системний облік й аналіз забруднених та очищених земель. Новий сервіс певною мірою поповнить такі дані.

Долучаються і харківські науковці

Темою розмінування десять років тому зацікавився завідувач кафедрою загальної електротехніки Національного технічного університету «‎Харківський політехнічний інститут» Костянтин Коритченко. Для очищення територій вчений вирішив задіяти бронетанкову техніку та ударну силу вибуху.

Постало завдання: як убезпечити від підриву на мінах машини, що слідували за танком. Маючи трали, танк перетинав мінне поле, створюючи колійний прохід — але тільки там, де рухається гусениця. Коли інші машини пробували їхати цим проходом, їм було важко рухатися створеною колією, бо вона дуже вузька. Праворуч-ліворуч зійдеш — і можеш натрапити на міну.

Костянтин Коритченко:

«Аби розширити прохід і зробити його безпечним, ми з колегами застосовували об'ємний заряд. За танком розгортали оболонки з поліетиленової плівки, а всередині заповнювали їх паливо-повітряною сумішшю. Оболонки детонували, і за рахунок вибуху відбувалася ударна дія продуктів детонації на ґрунт. Під дією тиску спрацьовували міни натискної дії. Проте в бойових умовах цей спосіб не підійде. Крім того, через густу рослинність на землі оболонка буде віддалятися від ґрунту, ефективність ударного впливу знижуватиметься. Після цієї критики ми вирішили, що потрібно по-іншому перетнути поле, без тралів, які має танк. І використати вибух ефективніше.

Зазвичай енергія продуктів вибуху розповсюджується у різні боки. Це сферичне розповсюдження. Ефективність використання такого вибуху мала. Що робити? Спробували застосувати гармати. Але в нашому випадку гармата здійснює постріл не класично (снарядом), а продуктами детонації, подібно до холостого пострілу. Так ці продукти детонації спрямовано виходять на земну поверхню. 

Аби танк успішно перейшов мінне поле, кілька таких гармат розміщуємо в ряд перед танком і перед ним здійснюємо постріли. Коли на шляху трапляється міна, від удару вона спрацьовує. Таким чином можна рухатися вперед, і під час руху здійснювати ударні впливи на землю. Так ми досягаємо ефективного виконання енергії від вибуху.

Звісно, наш спосіб не універсальний. Він діє лише проти мін, які спрацьовують від натискання. На сьогодні більшість мін на території України саме такі. Але є типи підривників, які детонують, наприклад, від електромагнітного імпульсу або коли в радіусі їхньої дії поблизу з'явився металевий об'єкт».

Дослідження вчених ХПІ тривають. У них новий виклик: зробити так, щоб інструменти, котрі здійснюють ударний вплив на міну, не виходили з ладу.

«‎Шукаємо тих, хто хоче перемагати русню завдяки технологіям»

Разом із державою, приватними компаніями та науковцями розробками для саперів займаються неприбуткові громадські організації. Одна з таких — «Інженерний Корпус‎». До початку війни у 2014-му основний склад команди працював над розумними будинками та схожими ІТ-рішеннями. Потім частина фахівців пішли добровольцями на фронт. Ті ж, хто залишився, почали допомагати їм із технічним забезпеченням, передусім засобами зв'язку. Поступово у хлопців побільшало запитів на розробку різних пристроїв. Так і сформувався «‎Інженерний Корпус».

Сьогодні левова частина роботи — розробка, прототипування, експериментальне виготовлення та випробування. Всю діяльність інженери покривають власним коштом та з внесків доброчинців. Із військовими мало не щодня «‎на телефоні», каже Григорій Павлов, у мирному житті підприємець, нині — волонтер та проєктний менеджер в «‎Інженерному Корпусі». Спілкування з бійцями напряму дозволяє швидше дізнаватися про поточні потреби війська.

Григорій Павлов: 

«Найбільше запитів у військових саперів — на дрони, які знаходять міни та, бажано, відразу їх деактивують, аби війська без втрат просувалися далі й відтискали ворога».

На сайті для саперних підрозділів знаходимо наземний колісний дрон із дистанційним керуванням. Він виявляє та маркує місцезнаходження мін. Знахідку дрон позначає на електронній мапі та передає координати оператору. Також він яскравою фарбою на землі залишає фізичні позначки. Дрон може обстежити ділянку за попередньо заданим маршрутом. Якщо ж встановити блок ППРЧ (псевдовипадкового перелаштування робочої частоти), пристрій постійно змінюватиме частоту зв'язку. Тож ворогу буде важко придушити зв'язок, а отже, дрон не буде втрачено.

Крім власних розробок, «‎Інженерний Корпус» допомагає іншим винахідникам допрацювати та масштабувати їхні вироби. Помічним стає військовий досвід частини команди. Хлопці добре знають, що може знадобитися при виконанні тієї чи іншої бойової задачі. Тому деякі розробки готують і поставляють наперед.

«Ми запрошуємо всіх, хто має сміливість, наснагу та натхнення перемагати русню завдяки технологіям. Хочеться вирішувати проблеми наших військових, щоб їм було простіше працювати. Це дуже мотивовані люди, таких нам вистачає. Не вистачає лише фінансування та комплектуючих. Електродвигуни, контролери, драйвери — все замовляємо з-за кордону. Модулі перепрограмовуємо самостійно, аби з цивільних перетворити їх на наближені до військових. Можна сказати, що ми вирішимо це питання, коли забезпечимо хоча би 50% потреб фронту. Але до цього далеко. Є ідеї, прототипи, талантові люди в команді. Залишається знайти інвесторів».

Труднощі з пошуком коштів на військові розробки мають і університети

За словами Костянтина Коритченко, фінансування переважно стосується наукових досліджень. Випуск прототипу — це великий ризик для того, хто вкладає кошти у виріб.

«Дуже малий відсоток позитивного результату від впровадження досліджень. Але цей показник малий у всьому світі, не лише у нас. На сьогодні Міноборони купує лише готові, протестовані та сертифіковані вироби. В окремих випадках здійснюються замовлення на підприємство оборонно-промислового комплексу. Водночас, наскільки мені відомо, Міноборони замовляє в університетів різні дослідження. Але механізму впровадження цих досліджень немає. Результати є, звіт зробили, наукові публікації є — і на цьому все».

Комерційні підприємства займають подібну позицію. Бізнес рахує гроші та не хоче можливих збитків. Як проблему вирішили за кордоном? За словами науковця, у деяких країнах фінансування ризиків бере на себе держава.

Костянтин Коритченко:

«Науковцям дають гранти на створення конкретної продукції. Основною умовою є наявність потреби в цій розробці. Наприклад, Міноборони чи інше відомство заявляє, що їм це необхідно. Виділяються кошти на створення конкретного зразка. При цьому замовник зобов'язується: якщо продукція відповідатиме заявленим вимогам, її замовлятимуть. А якщо ні... Ну, так вийшло, ніхто не дасть 100% гарантії».

Подібний досвід має Велика Британія. Місцевий уряд заснував дослідницьке агентство для підтримки високоризикової науки — Агентство передових досліджень та винаходів. Організація фінансує та впроваджує проєкти у різноманітних сферах: від університетських досліджень до стартапів.

В Україні шлях від «‎кабінетних» досліджень до створення реальних прототипів спростила платформа Brave1. Зі своїми ідеями до спільноти можуть долучитись оборонні ІТ-компанії та незалежні інженери, військові, інвестори та волонтерські фонди. Анкети приймають за посиланням. Якщо розробка виявиться вдалою та затребуваною — є можливість отримати державне замовлення.

За даними Міністерства цифрової трансформації, 15 проєктів уже профінансовані на суму $225 тисяч. Ще 15 — на етапі укладання договорів на $235 тисяч. Розробки охоплюють різноманітні військові напрями: захищені від РЕП безпілотники, роботи на дистанційному керуванні, системи на основі ШІ, здатні знаходити міни тощо.

Фото: Андрій Марієнко

Потреби саперів у нових винаходах, як і засоби для інших військових, стимулюють розвиток оборонних технологій. Ми маємо потенціал до локалізації виробництва. Це дозволить оперативно вирішувати питання поставки комплектуючих, обслуговування та ремонту техніки, зокрема для розмінування.

В умовах війни формується новий ринок послуг, який цілком може зацікавити інші країни. Компанія «‎Пожмашина» на своїх потужностях вже готує виробництво у співпраці з данською компанією Hydrema, а підприємство «‎А3ТЕХ-УКРАЇНА» домовилося про виробництво обладнання за технологіями хорватської «‎ДОК-ІНГ». Компоненти обладнання для Hydrema планують постачати на вітчизняний ринок та експортувати за кордон.