- Een op kakkerlakken geïnspireerde robot spoort overlevenden op
- Met Lumineye kunnen reddingswerkers door muren kijken
- De Rega-drone zoekt autonoom naar vermiste personen
- Onderzoekers willen KI inzetten bij zoek- en reddingsmissies
- Kunnen we op technologie vertrouwen om mensenlevens te redden?
Natuurverschijnselen als aardbevingen, tsunami’s, orkanen, overstromingen en bosbranden horen bij de aarde. En hoewel deze extreme weersomstandigheden in de hele menselijke geschiedenis zijn waargenomen, komen deze en andere natuurverschijnselen als gevolg van de klimaatverandering helaas wel steeds vaker voor. Ze laten niet alleen een spoor van dood en verderf achter, maar leiden bovendien tot aanzienlijke economische schade die vaak pas jaren later weer enigszins hersteld is. Volgens ReliefWeb, een toonaangevende humanitaire informatiebron over wereldwijde crises en rampen, werden er in 2018 maar liefst 315 natuurrampen geregistreerd waarbij 11.804 mensen om het leven kwamen.
In totaal werden meer dan 68 miljoen mensen getroffen en economische verliezen liepen wereldwijd op tot $131,7 miljard. Natuurrampen hebben het afgelopen decennium gemiddeld aan 60.000 mensen per jaar het leven gekost en deze cijfers zullen in de toekomst alleen maar oplopen, nu de klimaatverandering in toenemende mate zijn tol eist. De verwachtingen zijn dat natuurrampen de komende jaren enorm in frequentie en intensiteit zullen toenemen. Helaas kunnen we natuurrampen niet voorkomen maar wel kunnen we ervoor zorgen dat het aantal slachtoffers beperkt blijft – bijvoorbeeld door de levensstandaard te verhogen, een veerkrachtiger infrastructuur te ontwikkelen en onze reactiesystemen te verbeteren. En daar kan technologie een handje bij helpen.
Een op kakkerlakken geïnspireerde robot spoort overlevenden op
Kakkerlakken zijn buitengewone insecten. Ze kunnen 900 keer hun eigen gewicht dragen, tot een kwart van hun lengte krimpen om in krappe ruimtes te passen en zelfs een week zonder kop overleven. Ze zijn volgens velen ook een van de meest weerzinwekkende creaturen op onze planeet. En hoewel kakkerlakken bij de meeste mensen vooral walging oproepen, waren ze voor een team van onderzoekers van de Tsinghua University en de University of California in Berkeley juist de inspiratie voor het ontwikkelen van een bijna onverwoestbare miniatuurrobot. De minibot zou in de toekomst zelfs het werk van speurhonden bij zoek- en reddingsacties kunnen overnemen en reddingswerkers helpen bij het opsporen van overlevenden van bijvoorbeeld natuurrampen.
“Hoewel de kakkerlak een vervelende plaag kan zijn, heeft het beestje ook bepaalde interessante functies, waaronder de mogelijkheid om snel te kunnen bewegen, ook in krappe ruimtes, en het feit dat je ze haast niet kunt pletten”, zegt Zhang Min, een assistent-professor aan de Graduate School van de Tsinghua University in Shenzhen en een van de auteurs van de studie. “Deze functies hebben ons geïnspireerd om een snel bewegende en robuuste maar zachte robot te ontwikkelen”. De kakkerlakbot bestaat uit een tweepotig polymeerskelet met een dunne, flexibele piezo-elektrische film. De robot is ongeveer zo groot als een postzegel en weegt minder dan een tiende van een gram. De mini-machine kan snelheden tot 20 lichaamslengtes per seconde bereiken, wat vergelijkbaar is met een echte kakkerlak, en blijft zelfs bewegen als er een persoon van 60 kilo bovenop gaat staan.
Volgens onderzoekers maken de afmetingen, behendigheid en veerkracht de robot uitermate geschikt voor reddingswerkzaamheden. De minimachine kan bijvoorbeeld ingezet worden om te zoeken naar overlevenden in ingestorte gebouwen. “De belangrijkste innovatie zijn de materialen en structuren die voor de robot gebruikt zijn – die zijn precies zacht genoeg en precies stijf genoeg”, vertelt Lin Liwei, hoogleraar werktuigbouwkunde aan UC Berkeley. “Als de robot te zacht is, kan hij niet snel bewegen. Als de robot te stijf is, kan hij de kracht van menselijk gewicht niet weerstaan”. De robots worden nu via dunne kabels op een stroombron aangesloten, maar de onderzoekers hopen dat ze binnenkort een accu en stuurcircuit kunnen integreren. Bovendien willen de onderzoekers kleine sensoren toevoegen waarmee de kakkerlakbot schadelijke gassen in de atmosfeer kan detecteren.
Met Lumineye kunnen reddingswerkers door muren kijken
Nog zo’n stukje technisch vernuft is Lux, een klein, draagbaar radarsysteem van de in Idaho gevestigde startup Lumineye, waarmee reddingswerkers mensen door muren heen kunnen identificeren. Met pulsradartechnologie stuurt het apparaat signalen een ruimte in en pikt deze weer op wanneer ze door objecten in de ruimte teruggekaatst worden. De pulsen worden vervolgens door de software geanalyseerd om de geschatte grootte, het bereik en de bewegingskenmerken van de betreffende objecten te bepalen. Op basis van de tijd die nodig is om de puls te weerkaatsen, kan de Lux bevestigen hoeveel mensen er zich in de ruimte bevinden, hoe ver weg ze zijn, of ze al dan niet bewegen en zo nodig hun hartslag bepalen.
Hoewel vergelijkbare apparaten al bestaan, zijn deze over het algemeen zwaar en omslachtig in gebruik, wat hun bruikbaarheid bij langdurige reddingsoperaties beperkt. De Lux, daarentegen, is maar 23x19x7 centimeter groot en weegt slechts 680 gram. Het systeem kan mensen binnen een afstand van 15 meter detecteren, afhankelijk van de dikte van de muur en het aantal obstakels in de ruimte. Volgens het bedrijf kan het apparaat op verscheidene manieren worden ingezet. Tijdens zoek- en reddingsacties kan de Lux mensen opsporen die onder puin liggen of zich in brandende gebouwen bevinden en reddingswerkers veilige in- en uitgangen tonen. De Lux kan ook de politie bijstaan tijdens gijzelingen of andere gevaarlijke situaties.
De Rega-drone zoekt autonoom naar vermiste personen
De markt voor commerciële drones heeft de afgelopen jaren een enorme groei doorgemaakt. De Federal Aviation Administration (FAA) schat dat het aantal commerciële drones dat in gebruik is tegen 2023 opgelopen zal zijn tot 823.000. Drones worden voor steeds meer verschillende toepassingen gebruikt, variërend van pakketlevering tot veiligheidsinspecties, en naarmate dronetechnologie zich verder ontwikkelt, zullen deze veelzijdige machines voor nog veel meer doeleinden ingezet kunnen worden, waaronder zoek- en reddingsacties.
De Zwitserse luchtreddingsorganisatie Rega heeft onlangs een nieuwe drone onthuld die autonoom naar vermiste personen kan zoeken. Het apparaat is uitgerust met een verscheidenheid aan sensoren, waaronder een daglichtcamera, een infraroodcamera, een thermische camera en een telefoonvolgsysteem, waardoor hij zelfs bij slecht zicht zijn werk kan doen. De speciaal ontwikkelde algoritmen analyseren de beelden van de ingebouwde camera’s om potentiële waarnemingen van (dodelijke) slachtoffers te identificeren. Mogelijke veelbelovende leads worden vervolgens doorgegeven aan menselijke operators op het basisstation.
De Rega-drone heeft drie rotorbladen van ongeveer 2 meter en is speciaal ontworpen om op een hoogte van 80-100 meter te vliegen. Met behulp van satellietnavigatietechnieken navigeert het apparaat zelfstandig een vooraf bepaald gebied. Het kan enkele uren lang en op een afstand van enkele kilometers zijn werk doen zonder enige hulp van een menselijke operator. De drone maakt daarbij gebruik van anti-botsingssystemen om te voorkomen dat het tegen stroomleidingen of andere vliegtuigen botst. “Sinds de oprichting van Rega heeft de organisatie voortdurend gebruikgemaakt van geavanceerde technologie om reddingswerkzaamheden vanuit de lucht verder te verbeteren en om nog meer mensen in nood te helpen”, aldus Rega’s CEO, Ernst Kohler. “Ik heb er alle vertrouwen in dat de Rega-drone ons werkgebied nog verder zal uitbreiden”.
Onderzoekers willen KI inzetten bij zoek- en reddingsmissies
Onderzoekers van Purdue University, onder leiding van luchtvaart- en astronautisch hoogleraren Shaoshuai Mou en Dan DeLaurentis, hebben onlangs bekendgemaakt een platform te willen ontwikkelen dat kunstmatige intelligentie en machine learning-algoritmen gebruikt om meerdere drones met elkaar te laten communiceren zodat deze zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden op de grond. “Voor het systeem hebben we ons gericht op een netwerk van voertuigen die divers zijn en met elkaar kunnen coördineren”, vertelt Mou. “Dankzij deze lokale coördinatie kunnen ze als een geheel werken om gecompliceerde missies als opsporings- en reddingswerkzaamheden uit te voeren”.
Een van de grootste problemen bij het gebruik van drones bij natuurrampen is dat de omgeving waarin ze hun werk moeten doen dynamisch is. Daarbij veranderen met name de weersomstandigheden vaak op korte termijn. Dat betekent dat drones zeer aanpasbaar moeten zijn, hun omgeving moeten kunnen herkennen en autonome beslissingen moeten kunnen nemen zodat ze adequaat op deze uitdagingen kunnen reageren. Om dit mogelijk te maken hebben de onderzoekers een platform in gedachten waar kunstmatige intelligentie, machine learning-algoritmen, gedistribueerde besturing en gemengde autonomie gecombineerd worden. Hoewel de drones zelf beslissingen kunnen nemen, stellen de KI-systemen menselijke operators ook in staat om missieparameters – indien nodig – handmatig aan te passen. De drones geven feedback en suggesties in natuurlijke taal. “Voor complexe situaties moeten er nog steeds mensen bij betrokken worden. We proberen dan ook een gemengde autonomie te realiseren die zowel uit machines als mensen bestaat”, aldus Mou.
Kunnen we op technologie vertrouwen om mensenlevens te redden?
Natuurrampen als aardbevingen, tsunami’s, orkanen, overstromingen, droogtes, hittegolven en bosbranden zijn geen recent fenomeen. Deze extreme natuurverschijnselen zijn door de hele geschiedenis van de mensheid waargenomen en hebben altijd een aanzienlijk verlies van mensenlevens en enorme schade tot gevolg gehad. Als gevolg van klimaatverandering zijn natuurrampen nog frequenter en destructiever geworden en omdat voorkomen helaas geen optie is, wenden onderzoekers overal ter wereld zich voor mogelijke oplossingen steeds vaker tot technologie. Of het nu gaat om op kakkerlakken geïnspireerde robots, autonome drones of draagbare radarsystemen die door een muur kunnen kijken, technologie speelt een steeds prominentere rol in zoek- en reddingsmissies en helpt ons om efficiënter en sneller op natuurrampen te reageren.
