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汶川地震7年祭:科技在救灾行动中的场景应用

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汶川地震7年祭:科技在救灾行动中的场景应用

这7年间,原本只能用来想象的救灾技术和应用,也开始活跃在自然一次又一次的考验之中。

2008年5月12日14时28分,7年之后再回望那一刻的时候,看到更多的是生的希望,而非死的绝望。

除了让我们不可能遗忘的汶川大地震之外,这7年里仅是7.0级以上的地震,在全球范围内就发生了8起,分别发生在海地、智利(2次)、土耳其伊朗边界、日本、缅甸,中国(四川雅安),以及不久之前的尼泊尔。

中国有“多难兴邦”之说,而西谚也说“灾难是检验勇敢者的试金石”(Calamity is the touchstone of a brave mind.)。自公元前1831年,发生在中国泰山的第一次有记载的地震以来,人类进化的历史就一直与包括地震在内的重大自然灾害为伴。而自然强加的不幸,也被证明非但是对生存意志的考验,更是对人类对于灾害的预警、减灾、救助、重建这一整套能力的锤炼。

这7年间,原本只能用来想象的救灾技术和应用,也开始活跃在自然一次又一次的考验之中。譬如,在2013年雅安地震发生后不久谷歌就上线了寻人系统,而这在我国的之前两次重大地震(汶川、玉树)还没有得到大规模的应用。又譬如,我们记得2008年5月31日因救灾直升机失事而牺牲的18位同胞,而近些年的重大灾害中无人机的使用,又将救灾者所冒的风险大大降低……

重大灾难的救灾行动中科技的应用,理应是人类在自然面前,充分发挥主观能动性的创举。从客观的历史观来看,我们不可能做“如果上一次有XXX”的假设,却可以有“至少下一次有XXX”的信心。

寻人:一帮谷歌工程师的“疯狂”创举

就在上个月,我们在《尼泊尔地震让谷歌失去一个英雄,但他们的使命才刚刚开始》一文中,悼念了在地震引发的珠峰雪崩中不幸遇难的谷歌“隐私与安全”团队主管丹·弗雷丁堡(Dan Fredinburg),也介绍了谷歌寻人在世界范围内最近几次重大自然、人为灾害中的应用。

在2008年汶川地震发生之时,谷歌寻人虽然还未经过重大的实战演练,但其雏形已经存在了许多年。从2001年“911”事件后美国加州伯克利地区的失踪人员登记数据库,到如今能在任何一次重大自然、人为灾害后,第一时间上线并投入使用的寻人系统,谷歌靠的是工程师普利姆·拉马斯瓦米(Prem Ramaswami)领衔的团队近乎“疯狂”的努力。

谷歌寻人第一次投入大规模使用,是2010年1月的海地大地震;而第一次助力中国的救灾,则是在2013年的雅安。在谷歌寻人之外,百度、新浪微博、搜狐、搜狗、360搜索等国内品牌的地震寻人平台也应运而生。应该来说,谷歌寻人之前数年的应用起到了很好的示范作用。

每次重大灾害,除了遇难和受伤、受灾的广大人群之外,数量同样庞大的失踪人口也牵动着所有人的心。就拿7年前的汶川地震来说,遇难人数超过69000人,而失踪人数也接近18000人,许多人甚至在地震发生后许多年都没有放弃寻找自己至亲的努力。寻人和救灾一样,都是被灾难波及者最急切的诉求。擅长数据和信息采集的谷歌,恰能通过寻人系统做到有的放矢。

更值得一提的是,虽然重大灾害的发生只是极小概率事件,但谷歌在这5年将危机响应做成了一套常设的系统。如今这套系统已包含多种灾后服务:如实时更新的灾区卫星图像、慈善捐赠组织分布图、谷歌网页内容拓展和本文介绍的寻人工具等。除了设在旧金山和纽约的两个总部,这个团队还有一些成员活跃在灾害发生的第一现场,譬如现在的尼泊尔。

无人机:无论是救灾还是求婚都能抢头条

我们要谈的无人机,不是汪峰用来给章子怡送钻戒求婚的那架。

其实在汪峰最终登上头条之前好多年,无人机就在汶川的救灾行动中低调地发挥作用了。2008年5月15日,也就是地震发生后3天,一架国产的“千里眼”无人飞机,按照事先确定的精确坐标在200米的高空飞行,将整个北川县城2平方公里范围以内的实景,通过它那双“忠实的眼睛”记录下来。最终生成高清晰度的数码相片,拼接成震区效果图,供救灾指挥部使用。在此后的玉树、雅安地震中,无人机技术提供的航拍影响图,都为救灾部队提供了准确而直观的震区地形图。

另一个里程碑事件,发生在2014年8月的云南鲁甸6.5级地震中。8月8日,也就是在地震发生5天后,救灾部队派出了拥有快速三维建模技术的无人机,对震中龙头山镇龙泉河南岸一处塌方体进行了三维可视化勘察——这也是我国首次将无人机快速三维建模技术应用于地质灾害的应急救援。2个月后发生在云南景谷的6.6级地震,国家测绘局更是派出7架多旋翼、固定翼无人机进行灾区航拍。

除了航拍和制图之外,“升级版”的无人机还越来越多地运用到实地救援之中。众所周知,由于地震发生后废墟结构极不稳定,很容易对在废墟中救援的队员造成威胁。涉核、涉化设施的震后救援,更是充满危险性。像上文提到的,汶川地震救灾过程中直升机失事事件,就是这样不幸的案例。

不过在2013年的雅安地震的灾后救援中,就已经有两款功能强大的“无人机机器人”在实战中得到应用了。一种是废墟搜救可变形机器人,另一种是旋翼无人机:它们都可以作为无人机挺近难以深入的震区,前者通过变形,可钻进废墟内部,利用红外摄像、声音传感等技术将内部图像、语言信息实时传回后方控制台,供救援人员快速确定幸存者的位置及周围环境;而后者则可以克服地形、气候、气流等大型飞机较难应付的困难,多次起飞执行任务,甚至通过悬停方式对震后危楼进行生命迹象搜索。

要知道汶川救灾中失事的直升机,就是因为爬高时突遇低云大雾和强烈气流而失去控制的。将这样的“次生灾害”概率降至最低,应该是每个人的希望。

其他功能各异的“萌萌哒”机器人

不久前发生的尼泊尔大地震中,美国加州大学研制的一款具有“透视眼”能力的机器人博得了很多人的眼球。此前,一些无人控制的机器人虽然能靠激光扫描器观察前方的物体,但却不能透视邻近的物体或者墙壁,这让救灾的深度受到了一定的局限。但是这款“透视眼”机器人,它的目光却真的可以穿透混凝土结构的外墙,窥见建筑立面困着的人。

地震及其他自然灾害之后,救灾人员和受灾群众的需求多样、紧急,而且难度高,而无人机及其变体机器人显然无法实现这所有功能。不过在2011年的日本大地震救灾过程中,作为机器人强国的日本推出了许多款造型、功能都很奇特的机器人,不但新奇、管用,甚至有点萌。

譬如下图所示的“蛇形机器人”,长约8米,宽约2.5厘米,依靠装有动力装置的尼龙绳索进行驱动。虽然移动速度不像蛇那么快(每秒只有5英寸),却可以“钻”进废墟中的每个角落,还可以爬坡。然后通过前置的针孔摄像头,将拍到的图像传给救援人员。虽然功能也是摄影、成像,但机动性无疑比那些“大个子”强了不少。

再譬如这个长得像坦克的“履带式机器人”,其作用等同于一辆高智能、高强度的救护车,当然速度开不了多快。这款机器人的功用就是将被困人员运往安全地带,最多可装载一位体重110公斤的伤员。虽然搜索功能有限,但它内置的传感器,可以在运输途中探测被困人员是否受伤流血,并监测其他生命体征。

灾难考验的的确是一个民族的智慧。这里不得不为岛国人民的想象力鼓掌。

最后,如果预警也可以众包……

如果你居住在地质灾害多发地区,那你的手机里想必安装着许多不同款的地震预警App。但按照人类现有的智慧和科技,是否能尽可能准确地预测地震,又能否为可能受灾的人们提供更多的应对时间,一直是一个常被讨论,也充满争议的话题。

此处仅提供一种可能性。最近的研究显示,对于大规模破坏性的地震,智能手机上的GNSS数据可以预警大型的地震,包括断层沿线土地的突然位移。虽然智能手机及App的预测准确性肯定不及专业设备,但研究这一课题的美国硅谷卡内基梅隆大学鲍伯·安努奇(Bob Iannucci)说:“从统计学上看,大量不太精确的仪器能帮助生成更加精确的检测。将智能手机群体作为一种分布式传感网络有着广泛的应用,包括让没有科学仪器网络的地区受益。”

研究人员的测试结果表明,如果覆盖范围密集,那么不到5000部智能手机的数据就可以快速被分析,从而向人们发送警报。从概率学上来说,的确说得通。但每部手机回传数据的能力和准确度,以及手机生产商允许访问原始数据的等级,都将成为这种“众包型预警”的X因素。

说句不动听的,这种预警模式的可行性和公信力,不靠“实战”是不可能充分显现的。但是这种“实战”机会,作为这个地球上的公民,我们是不希望看到在任何一个角落发生的……

最后……

7年过去了,还是送上那句很俗的话——逝者安息,生者坚强。作为同胞,我们终相信汶川(及其他地震灾区)将会从一片“不废之墟”,涅槃重生般变成新的家园。加油。

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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汶川地震7年祭:科技在救灾行动中的场景应用

这7年间,原本只能用来想象的救灾技术和应用,也开始活跃在自然一次又一次的考验之中。

2008年5月12日14时28分,7年之后再回望那一刻的时候,看到更多的是生的希望,而非死的绝望。

除了让我们不可能遗忘的汶川大地震之外,这7年里仅是7.0级以上的地震,在全球范围内就发生了8起,分别发生在海地、智利(2次)、土耳其伊朗边界、日本、缅甸,中国(四川雅安),以及不久之前的尼泊尔。

中国有“多难兴邦”之说,而西谚也说“灾难是检验勇敢者的试金石”(Calamity is the touchstone of a brave mind.)。自公元前1831年,发生在中国泰山的第一次有记载的地震以来,人类进化的历史就一直与包括地震在内的重大自然灾害为伴。而自然强加的不幸,也被证明非但是对生存意志的考验,更是对人类对于灾害的预警、减灾、救助、重建这一整套能力的锤炼。

这7年间,原本只能用来想象的救灾技术和应用,也开始活跃在自然一次又一次的考验之中。譬如,在2013年雅安地震发生后不久谷歌就上线了寻人系统,而这在我国的之前两次重大地震(汶川、玉树)还没有得到大规模的应用。又譬如,我们记得2008年5月31日因救灾直升机失事而牺牲的18位同胞,而近些年的重大灾害中无人机的使用,又将救灾者所冒的风险大大降低……

重大灾难的救灾行动中科技的应用,理应是人类在自然面前,充分发挥主观能动性的创举。从客观的历史观来看,我们不可能做“如果上一次有XXX”的假设,却可以有“至少下一次有XXX”的信心。

寻人:一帮谷歌工程师的“疯狂”创举

就在上个月,我们在《尼泊尔地震让谷歌失去一个英雄,但他们的使命才刚刚开始》一文中,悼念了在地震引发的珠峰雪崩中不幸遇难的谷歌“隐私与安全”团队主管丹·弗雷丁堡(Dan Fredinburg),也介绍了谷歌寻人在世界范围内最近几次重大自然、人为灾害中的应用。

在2008年汶川地震发生之时,谷歌寻人虽然还未经过重大的实战演练,但其雏形已经存在了许多年。从2001年“911”事件后美国加州伯克利地区的失踪人员登记数据库,到如今能在任何一次重大自然、人为灾害后,第一时间上线并投入使用的寻人系统,谷歌靠的是工程师普利姆·拉马斯瓦米(Prem Ramaswami)领衔的团队近乎“疯狂”的努力。

谷歌寻人第一次投入大规模使用,是2010年1月的海地大地震;而第一次助力中国的救灾,则是在2013年的雅安。在谷歌寻人之外,百度、新浪微博、搜狐、搜狗、360搜索等国内品牌的地震寻人平台也应运而生。应该来说,谷歌寻人之前数年的应用起到了很好的示范作用。

每次重大灾害,除了遇难和受伤、受灾的广大人群之外,数量同样庞大的失踪人口也牵动着所有人的心。就拿7年前的汶川地震来说,遇难人数超过69000人,而失踪人数也接近18000人,许多人甚至在地震发生后许多年都没有放弃寻找自己至亲的努力。寻人和救灾一样,都是被灾难波及者最急切的诉求。擅长数据和信息采集的谷歌,恰能通过寻人系统做到有的放矢。

更值得一提的是,虽然重大灾害的发生只是极小概率事件,但谷歌在这5年将危机响应做成了一套常设的系统。如今这套系统已包含多种灾后服务:如实时更新的灾区卫星图像、慈善捐赠组织分布图、谷歌网页内容拓展和本文介绍的寻人工具等。除了设在旧金山和纽约的两个总部,这个团队还有一些成员活跃在灾害发生的第一现场,譬如现在的尼泊尔。

无人机:无论是救灾还是求婚都能抢头条

我们要谈的无人机,不是汪峰用来给章子怡送钻戒求婚的那架。

其实在汪峰最终登上头条之前好多年,无人机就在汶川的救灾行动中低调地发挥作用了。2008年5月15日,也就是地震发生后3天,一架国产的“千里眼”无人飞机,按照事先确定的精确坐标在200米的高空飞行,将整个北川县城2平方公里范围以内的实景,通过它那双“忠实的眼睛”记录下来。最终生成高清晰度的数码相片,拼接成震区效果图,供救灾指挥部使用。在此后的玉树、雅安地震中,无人机技术提供的航拍影响图,都为救灾部队提供了准确而直观的震区地形图。

另一个里程碑事件,发生在2014年8月的云南鲁甸6.5级地震中。8月8日,也就是在地震发生5天后,救灾部队派出了拥有快速三维建模技术的无人机,对震中龙头山镇龙泉河南岸一处塌方体进行了三维可视化勘察——这也是我国首次将无人机快速三维建模技术应用于地质灾害的应急救援。2个月后发生在云南景谷的6.6级地震,国家测绘局更是派出7架多旋翼、固定翼无人机进行灾区航拍。

除了航拍和制图之外,“升级版”的无人机还越来越多地运用到实地救援之中。众所周知,由于地震发生后废墟结构极不稳定,很容易对在废墟中救援的队员造成威胁。涉核、涉化设施的震后救援,更是充满危险性。像上文提到的,汶川地震救灾过程中直升机失事事件,就是这样不幸的案例。

不过在2013年的雅安地震的灾后救援中,就已经有两款功能强大的“无人机机器人”在实战中得到应用了。一种是废墟搜救可变形机器人,另一种是旋翼无人机:它们都可以作为无人机挺近难以深入的震区,前者通过变形,可钻进废墟内部,利用红外摄像、声音传感等技术将内部图像、语言信息实时传回后方控制台,供救援人员快速确定幸存者的位置及周围环境;而后者则可以克服地形、气候、气流等大型飞机较难应付的困难,多次起飞执行任务,甚至通过悬停方式对震后危楼进行生命迹象搜索。

要知道汶川救灾中失事的直升机,就是因为爬高时突遇低云大雾和强烈气流而失去控制的。将这样的“次生灾害”概率降至最低,应该是每个人的希望。

其他功能各异的“萌萌哒”机器人

不久前发生的尼泊尔大地震中,美国加州大学研制的一款具有“透视眼”能力的机器人博得了很多人的眼球。此前,一些无人控制的机器人虽然能靠激光扫描器观察前方的物体,但却不能透视邻近的物体或者墙壁,这让救灾的深度受到了一定的局限。但是这款“透视眼”机器人,它的目光却真的可以穿透混凝土结构的外墙,窥见建筑立面困着的人。

地震及其他自然灾害之后,救灾人员和受灾群众的需求多样、紧急,而且难度高,而无人机及其变体机器人显然无法实现这所有功能。不过在2011年的日本大地震救灾过程中,作为机器人强国的日本推出了许多款造型、功能都很奇特的机器人,不但新奇、管用,甚至有点萌。

譬如下图所示的“蛇形机器人”,长约8米,宽约2.5厘米,依靠装有动力装置的尼龙绳索进行驱动。虽然移动速度不像蛇那么快(每秒只有5英寸),却可以“钻”进废墟中的每个角落,还可以爬坡。然后通过前置的针孔摄像头,将拍到的图像传给救援人员。虽然功能也是摄影、成像,但机动性无疑比那些“大个子”强了不少。

再譬如这个长得像坦克的“履带式机器人”,其作用等同于一辆高智能、高强度的救护车,当然速度开不了多快。这款机器人的功用就是将被困人员运往安全地带,最多可装载一位体重110公斤的伤员。虽然搜索功能有限,但它内置的传感器,可以在运输途中探测被困人员是否受伤流血,并监测其他生命体征。

灾难考验的的确是一个民族的智慧。这里不得不为岛国人民的想象力鼓掌。

最后,如果预警也可以众包……

如果你居住在地质灾害多发地区,那你的手机里想必安装着许多不同款的地震预警App。但按照人类现有的智慧和科技,是否能尽可能准确地预测地震,又能否为可能受灾的人们提供更多的应对时间,一直是一个常被讨论,也充满争议的话题。

此处仅提供一种可能性。最近的研究显示,对于大规模破坏性的地震,智能手机上的GNSS数据可以预警大型的地震,包括断层沿线土地的突然位移。虽然智能手机及App的预测准确性肯定不及专业设备,但研究这一课题的美国硅谷卡内基梅隆大学鲍伯·安努奇(Bob Iannucci)说:“从统计学上看,大量不太精确的仪器能帮助生成更加精确的检测。将智能手机群体作为一种分布式传感网络有着广泛的应用,包括让没有科学仪器网络的地区受益。”

研究人员的测试结果表明,如果覆盖范围密集,那么不到5000部智能手机的数据就可以快速被分析,从而向人们发送警报。从概率学上来说,的确说得通。但每部手机回传数据的能力和准确度,以及手机生产商允许访问原始数据的等级,都将成为这种“众包型预警”的X因素。

说句不动听的,这种预警模式的可行性和公信力,不靠“实战”是不可能充分显现的。但是这种“实战”机会,作为这个地球上的公民,我们是不希望看到在任何一个角落发生的……

最后……

7年过去了,还是送上那句很俗的话——逝者安息,生者坚强。作为同胞,我们终相信汶川(及其他地震灾区)将会从一片“不废之墟”,涅槃重生般变成新的家园。加油。

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