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手工排雷是世界最危險的工作,專家試圖利用AI+VR讓人少去現場

在黎巴嫩眾所周知的停火分界線上,一位排雷兵正在認真且專註地工作,探測並清除地圖上標明的一系列地雷,通常,排雷兵會精確地站在一米開外,這裡是觸發地雷的臨界距離。

這裡的地雷數年以前就已經被部署在這裡,有一些已經深深嵌入到地下,也有一些半裸露在地上,還有一些被土壤的自然翻動覆蓋著。比如,以色列4號地雷採用一種獨特的設計——如果以正確的方式接近這種地雷,即可輕鬆拆除並摧毀,但如果接近方式有錯,那麼後果非常嚴重。

實際上,這是排雷兵在進行掃雷演習。慢慢地,小心翼翼地,排雷器清理著地雷周遭的土壤——整套掃雷環境由貝魯特研究與創新中心(the Beirut Research and Innovation Center,簡稱BRIC)設計完成,整個演習是在連溫度都受到嚴格控制的室內虛擬現實環境中進行的。

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圖: 一位排雷兵利用CEIA探測器對一條車道進行檢查,以尋找黎巴嫩與以色列之間停火線沿線的地雷。

這支小型研究組由貝魯特研究與創新中心(BRIC)主任、機器學習與人工智慧專家Hassan Ghaziri教授創立,並與瑞士聯邦理工學院(the Swiss Federal Institute of Technology)以及黎巴嫩排雷行動中心(the Lebanese Mine Action Center ,簡稱LMAC)合作,致力於開發尖端技術(本案例中是「人為掃雷系統」)以改善教育與培訓效果,從而確保整個過程更典型、更高效、成本更低。

Ghaziri說,「我們的思路在於組織一大批研究人員,主要關注當地以及黎巴嫩社會需求相關的問題與挑戰。」他表示,「我們的研究不只是為了學術目的,而是以更低成本協同利益相關者、專家以及國際機構開發出原型設計與真實產品。」他同時補充稱,該小組還參與到醫學研究當中。「我們能夠建立起一個共同發展的結構與實體——這是非常重要的。我們以簡單的方式通過精神追求將人們聚集在一起,相比之下,大學環境往往很難讓來自不同地區以及擁有不同教育背景的人們組織起來。我們代表的是一個中立的平台,無論來自哪裡,任何人都可以加入進來。」Ghaziri強調。

談到掃雷實驗,Ghaziri說,「這個問題對於黎巴嫩來說非常重要,因為已經有大量黎巴嫩領土被地雷所『污染』。」

目前,該研究團隊正在開發一種更具成本效益的原型掃雷監測系統(De-mining Monitoring System,簡稱DMS),這套系統將為排雷者佩戴一款高科技無線攝像頭,以實時流式傳輸數據將拍攝內容交付至基站或中央監控系統處。

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圖: 以色列與黎巴嫩停火線區域土地中埋設的以色列4號地雷。這種地雷必須以某種特定方式進行處理。

該系統採用大量由中國生產的組件來控制成本,允許中央監管系統實時監控世界各地特定地點的多位掃雷人員,監管系統的操作者不會與排雷人員進行任何互動——協議明確禁止這種行為——但可以實時監控實際排雷行動。

更重要的是,這套系統不僅促進了數據流的傳輸,還能夠將信息存儲起來以供後續使用。通常情況下,以往的掃雷事故只會留下令人心痛的報告,卻無法確切體現當時發生了哪些問題。如今,使用DMS,人們將能夠調查排雷事故、改善流程並最終挽救更多生命。

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圖:一位排雷專家正在標記以色列-黎巴嫩停火線附近的一顆地雷。

利用「智能」金屬探測器與具有人工智慧功能的地面穿透雷達,其資料庫能夠對該地區內常見的地雷進行分類,這將有助於發展電磁技術以及科學方面的強大專業知識。

這套系統還有望清除簡易爆炸裝置(improvised explosive devices,簡稱IED),其中也包括造成大量傷亡事件的地雷。

根據黎巴嫩排雷行動中心的說法,黎巴嫩地雷問題的處理可以分為三個階段。


第一階段可追溯到1975年,也就是黎巴嫩內戰(1975年至1990年)開始的那一年。在此期間先後發生了兩次以色列入侵(分別為1978年與1982年)。黎巴嫩領土上因此堆滿了大約10萬枚地雷與數量更為驚人的未爆炸彈藥。

第二階段始於2000年,當時以色列在佔領12年後開始撤離黎巴嫩南部,並在南部與貝卡西部地區留下了超過55萬枚用於殺傷人員與反坦克的地雷。

2006年年中,以色列動用超過400萬枚集束彈藥轟炸黎巴嫩南部,污染了約54.9平方公里土地並影響到100多萬人口(占黎巴嫩總人口的三分之一),這徹底澆熄了當時最後一點關於無衝突狀態的樂觀情緒。

由於集束炸彈的污染,黎巴嫩進入了其地雷歷史的第三階段。目前估計有100萬枚未引爆的集束彈藥,時刻給平民生命安全造成威脅,並導致他們無法進入農田正常耕作。

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圖:貝魯特研究與創新中心(簡稱BRIC)創始董事Hassan Ghaziri教授,他開創了以低成本方式實現地雷檢測的突破性成果。

身為高級研究員兼團隊成員的Mohammed Husseini表示,為了應對這一威脅,該創新中心還在積極開展教育工作——虛擬現實培訓計劃。

這是因為,未爆炸的集束炸彈存在一個特殊的安全隱患——當地兒童經常將其視為玩具,把它們撿回家甚至拋來擲去,這往往會帶來致命的後果。Husseini表示,「現在我們可以製作一款具有教育意義的遊戲,我們可以告訴孩子們關於地雷的一切,這樣如果他們看到不同尋常的東西,或許會學著離它們遠一點。」

同樣的,限制成本對於這個項目同樣非常重要。虛擬現實培訓計劃正是由研究員Mohammed Baydoun利用自己的專業知識開發而成,他本人也是一位狂熱的遊戲玩家,他利用開發視頻遊戲的應用程序構建了這款模擬工具。

Baydoun指出,「我們考慮到,利用虛擬現實技術來培訓排雷者能夠大大降低整個過程的實現難度,並確保他們無需進入實際現場。」虛幻引擎是用於創建VR遊戲或其他遊戲開發的引擎之一,因此用它開發掃雷培訓再合適不過,目前該培訓主要集中在模擬金屬探測器的掃雷過程,包括攜帶金屬探測器的方法及其發出的聲音。

另外,無人機通信技術同樣被替代掉,取而代之的是電視流媒體技術——一種成本更低的選項。攝像頭的位置也從頭盔處,轉移到了對體積重量要求不高的肩帶。內存晶元與電池組被安置在用戶背後。

這套方案的目標,是在發生事故時保護數據。另外,排雷者還穿著個人防護裝備(personal protective equipment,簡稱PPE),包括重型凱夫拉縴維背心與帶有面罩的安全頭盔。背心還設計有一個導流板,用於將爆炸氣流推向上方。

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圖:以色列與黎巴嫩停火線周邊的典型地雷。黃色標記顯示地雷的位置與破壞範圍。一般來說,雷區清理工作由非政府組織簽約進行。

Ghaziri表示,資金方面的限制迫使他們不僅要拿出創意,同時也要儘可能專業。他指出,「由於身在黎巴嫩,因此沒有太多機會跟投資者交流,項目的推進速度當然也就沒辦法得到保證……儘管我們在努力融資,然而麵條件有限。」

除了排雷之外,該小組也已經開始將自己的機器學習專業知識應用於醫療保健、心臟病學以及神經病學,從而幫助進行非侵入性診斷。

該小組還在積極尋求與中國各研究中心間的潛在聯繫,希望能夠在未來的人工智慧熱潮當中佔據一席之地。Ghaziri指出,「我知道中國正在大力投資人工智慧技術,這是他們的戰略發展領域之一。我們很樂意以這種小規模的方式參與到發展當中。」「在某些情況下,我們肯定需要與中國企業保持良好的聯繫,從而開發出我們所需要的某些原型組件。」

根據《地雷與集束彈藥監測》報告所言,2017年由此引發的傷亡人數估計為7239人,其中2793人死亡,4431人受傷,15人失蹤。大多數受害者為平民,其中有近一半為兒童。

高傷亡率問題一直影響著存在著武裝衝突的國家,特別是阿富汗與敘利亞,此外還包括烏克蘭、伊拉克、巴基斯坦、奈及利亞、緬甸、利比亞與葉門。

一項振奮人心的統計數據顯示,2017年共有超過16萬8千枚人員殺傷性地雷及約7500枚反車輛地雷被成功摧毀。

Ghaziri強調稱,目前已經迎來第三代的DMS原型系統,並不是要取代排雷人員,而是利用科技的手段,幫助他們更好地完成這項殘酷的工作。「因為我們所生活的世界,也在變得越來越複雜。」

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圖:停火線上的這顆以色列4號地雷多年來一直暴露在地表上,野火有可能隨時將其觸發。地表的變化使得這些地雷經常移動位置或者露出地面。

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