Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 68 Страница 11

Первый аппарат такого рода появился в 2001 году. Одно из важнейших достоинств этого подводного дрона – возможность работы на глубине до шести тысяч метров. По свидетельству Пёрселла, эта особенность делает аппарат уникальным. На шесть «Ремусов 6000», которые на сегодняшний день имеются в мире, сейчас, вероятно, приходится больше миссий, чем на любую другую модель глубоководных автономных роботов-субмарин.

В распоряжении WHOI имеется несколько «Ремусов 6000», причём сами сотрудники института являются и их операторами. Несколько лет назад эта техника участвовала в поисках самолёта легендарной женщины-пилота Амелии Эрхарт. В 2010 году исследователи WHOI занимались картографированием места гибели «Титаника», а затем – теперь уже дважды – «Ремусам» довелось участвовать в поисках AF447.

Перед началом поисковой операции «Ремус 6000» получает «программу миссии», то есть, попросту говоря, маршрут движения. Затем робот отправляется под воду и использует различные навигационные технологии, чтобы плыть по заданному маршруту. Аппарат полностью автономен, и нет никого, кто мог бы активно управлять его действиями. При этом дрон далеко не так «умён», как может показаться. Он не способен, к примеру, принимать решения на основе особенностей ландшафта – кроме как держаться на некоторой заранее заданной высоте над уровнем дна. Он не умеет самостоятельно обходить или избегать препятствия, возникающие перед ним по ходу движения.

Руководствуясь картой рельефа дна, такие аппараты огибают горные вершины и хребты, но если что-то пойдёт не так, «Ремус 6000» вполне способен уткнуться в препятствие и застрять. У этих машин нет полноценного набора сенсоров и независимой программы ориентации, которыми снабжены некоторые полностью автономные роботы. Одна из причин заключается в том, что ориентироваться в воде сложнее, чем на воздухе. По сути дела, под водой разработчики дрона ограничены лишь одним видом сенсоров – акустическими датчиками.

AF447 искали в районе Срединно-Атлантического хребта — месте с настолько сложным рельефом, что его иногда называют подводными Гималаями. Скептики сомневались, что там возможно найти хоть что-то. Поскольку для аккуратного сканирования требуется выдерживать постоянную дистанцию до дна, роботы-субмарины должны двигаться в соответствии с рельефом – то есть вверх и вниз по этим горам. Кое-где дно находится на глубине свыше четырёх километров (примерно там в итоге и был обнаружен самолёт). Однако всего в нескольких километрах от этого места глубина может измениться всего до двух километров, а горы имеют довольно крутые склоны.

В принципе, говорит Пёрселл, у них имелась неплохая контурная карта морского дна, однако в реальности, когда в конкретном месте опускаешь подводный аппарат под воду, всегда узнаёшь что-то новое. Так что время от времени дрон непременно утыкается в какую-нибудь не отмеченную на карте гору или скалу. В некоторых случаях, когда такое случается, приходится останавливать миссию. Для этого необходимо сбросить балласт, и тогда дрон всплывает на поверхность. А порой столкновение приводит к проблемам, которые проявляются лишь парой погружений позднее.

Иногда склон горы уходит вниз так круто, что субмарина просто физически не может двигаться вдоль дна под тем же углом, поэтому хороших данных сканирования не получается. Тогда исследователям приходится возвращаться и запускать робота ещё раз, но уже в другом направлении, чтобы он не двигался вниз по склону, а взбирался вверх.

Главной трудностью оказалась небывало большая территория обследования — порядка семнадцати тысяч квадратных километров, причём поначалу было совершенно неясно, откуда начинать поиски. Этой весной исследователи надеялись прочесать участок площадью семь тысяч квадратных километров. Между тем с помощью пары «Ремусов» удаётся отсканировать лишь порядка ста квадратных километров дна в день. Успеть больше можно лишь в том случае, когда дно плоское; при действительно плоской поверхности дна удавалось, бывало, сканировать и по 180 квадратных километров...

Основным отличием в этом году стало то, что исследователи решили не опираться на малодостоверные сведения о местных океанских течениях, а просто начали поиск от того места, где последний раз была отмечена позиция самолёта.

Помимо явно удачной идеи об исходной точке для начала новых поисков, большую роль в быстром успехе сыграла и правильная организация работ. На этот раз у поисковой команды имелось три аппарата «Ремус 6000» и двенадцать человек для их сопровождения, работающих двенадцатичасовыми сменами. То есть в каждой смене было занято по шесть человек, занимающихся такими вещами, как извлечение аппаратов из воды и запуск их обратно в океан, перепрограммирование роботов, постоянное отслеживание их местоположения. При такой постановке дела в воде всегда находилась пара «Ремусов», а также всегда был человек, занимавшийся обработкой данных от роботов.

О живой видеотрансляции океанского дна и речи не шло. По большому счёту, весь поиск происходил практически вслепую. Пока робот под водой, поисковая команда на запустившем его корабле получает лишь краткие статусные сообщения. То есть акустические послания, периодически поступающие от робота и сообщающие его текущую глубину плюс долготу и широту географических координат, – просто отчёты о состоянии движения, дающие знать, всё ли идет нормально или же возникли какие-то проблемы.

Когда подводный робот возвращается с задания, уходит около 45 минут на то, чтобы скачать данные из его памяти, и затем ещё полчаса, чтобы их обработать и просмотреть на мониторе. В течение этого времени другая команда меняет аккумуляторные батареи и готовит аппарат к возврату на глубину. При идеальном раскладе робот извлекается из воды на три часа, пока кто-то просматривает данные, чтобы решить, куда двигаться дальше и есть ли на дне места, которые следовало бы просканировать ещё раз. Когда в работе находятся сразу три аппарата, то дампы данных поступают три раза в сутки.

По словам Пёрселла, исследователи получают для анализа изображения, выстраиваемые по данным акустического сканирования дна. Аппаратура дрона посылает акустический сигнал каждую секунду, и тот уходит на семьсот метров во всех направлениях. Возвращённые сигналы накапливаются и превращаются в изображение. Такое сканирование аппарат осуществляет в автономном плавании примерно на протяжении двадцати часов.

Понятно, что при такой технологии сканирования на экране оказывается совершенно не то, что люди видят при видеосъёмке. Речь идёт, скорее, об абстрактном представлении неких аномальных особенностей ландшафта. Искомая вещь обычно выглядит как отчётливое скопление ярких точек в том месте, где их, вообще говоря, быть не должно. По сути дела, как поясняет Пёрселл, исследователей интересуют множества маленьких ярких точек на достаточно большой площади морского дна (на двадцатичетырёхдюймовом мониторе умещается полоса дна шириной 1400 метров).

Хороших алгоритмов для автоматизации такой работы пока нет, а для того, чтобы научиться распознавать представленные подобным образом данные, требуется время. Особенно опыт необходим в тех ситуациях, когда анализируются сложные поверхности с переменным ландшафтом. Понимание того, что выглядит на экране естественно, а что неестественно, приходит к человеку постепенно. Металлические предметы, к примеру, часто обладают резкими или прямоугольными краями и потому отражают более сильный сигнал, чем, скажем, скалы с гранями, которые сглажены миллионами лет, проведёнными на дне океана.

В случае с AF447, впрочем, умение отличать скалы не потребовалось. Самолёт лежал посреди совершенно плоской области без каких-либо естественных особенностей рельефа, которые могли бы затруднить обнаружение.

По мнению Пёрселла, другие команды тоже могли бы найти останки самолёта там, где они в итоге обнаружились, будь то с помощью других подводных аппаратов или даже с помощью простых систем сканирования, буксируемых кораблями. Однако, если взглянуть на более широкую картину, на всю ту огромную область дна, которую требовалось просканировать, то дроны «Ремус 6000», по его мнению, были самым лучшим инструментом для работы в такого рода ландшафтах. Важен и тот факт, что в работе задействовали сразу три таких аппарата, непрерывно работавших круглыми сутками. Плюс, конечно, человеческий фактор – люди, непосредственно и грамотно руководившие поисками с подводных роботов. Всё это не только существенно повысило производительность поисков, но и обусловило успех операции.

Причём итоги этой работы видятся важными не только для расследования обстоятельств гибели AF447. Вместе с окончанием поисков самолёта можно констатировать, что учёными-океанографами собран гигантский объём новых данных об исследованном регионе. Они уже частично переданы мировому научному сообществу и в недалёком будущем окажутся в его распоряжении целиком.