Крысы широко известны как вредители и распространители болезней и худший кошмар многих людей. Тем не менее, они очень умные существа, и их можно дрессировать так же хорошо, как и собак. Бельгийская организация по оказанию помощи APOPO обучает африканских крыс-хомяков искать жертв землетрясения под завалами с помощью рюкзака на спине, разработанного студентами TU/e. Брэм ван Кастерен защитил магистерскую диссертацию по определению местоположения в конце декабря. В конечном итоге это позволит спасателям точно знать, где найти жертву, когда маленькая крыса нажмет кнопку тревоги.
«Крысы маленькие, любопытные и любознательные, но, прежде всего, они очень хорошо пахнут», — объясняет Роэл Джорданс. Преподаватель и научный сотрудник кафедры электротехники ТУ/э. Он руководил работой Брэма ван Кастерена над магистерской диссертацией, которая была завершена незадолго до Рождества.
Именно это удивительное обоняние крыс вдохновило некоммерческую организацию APOPO, прославившуюся успешным обнаружением наземных мин по всему миру, а также обнаружением специфического запаха туберкулезного заболевания в образцах мокроты. Несколько лет назад организация получила запрос от подверженной землетрясениям Турции использовать крыс для поиска выживших под обломками обрушившихся зданий. Это поставило перед нами совершенно новые задачи, в которых отдел электротехники TU/e смог внести свою лепту.
Вынюхивание жертв
Джорданс говорит: «Чтобы выследить людей, погребенных под обломками, крыса должна была быть на связи со спасателями . Для этого им нужна была система с микрофоном, камерой, контроллером, GPS, антеннами… что угодно. Именно такая. работы, на которой мы специализируемся. Так родился проект RescueRats».
Студент Сандер Вердисен, теперь выпускник, был первым, кто поднял перчатку. Для стажировки в 2019 году он разработал напечатанный на 3D-принтере рюкзак с необходимой электроникой для крысы. Он даже ездил в Танзанию, чтобы протестировать и улучшить свою конструкцию. Именно там находится учебный центр АПОПО и готовят к работе африканских хомяков.
После стажировки он не мог бросить проект, поэтому продолжил работу над прототипом под руководством Джорданса. Теперь есть прочный маленький рюкзак с улучшенной встроенной камерой и батареями, которые служат дольше. Он также добавил тревожную кнопку под шею крысы, чтобы животное могло уведомить спасателей, когда найдет жертву. Вердисен говорит: «Это было не так просто, потому что этот переключатель должен быть достаточно чувствительным, чтобы посылать сигнал, но не ломаться, когда крыса дергает его своими сильными когтями».
Нет GPS под завалами
Связь оказалась сложной проблемой, потому что GPS под землей не работает. Джорданс говорит: «В идеале точное местонахождение крысы под обломками в режиме реального времени передается спасателям над землей. Таким образом, помощники могут проверить карту на своем мобильном телефоне, где именно крыса находится с жертвой и как далеко они находятся. сами есть». Именно эта новая проблема побудила Брэма ван Кастерена работать над своей магистерской диссертацией, которую он успешно защитил в декабре 2022 года.
Ван Кастерен говорит: «Хаотическая обстановка в зоне бедствия делает обнаружение крысы очень сложным. Вы не знаете, сколько бетона и металла находится между крысой и приемником и какое влияние это оказывает на ваш сигнал, что требует надежного система.»
Сильный сигнал столкнулся с несколькими препятствиями
После многочисленных испытаний радиотриангуляция оказалась лучшим методом, как только GPS теряется. При этом система отслеживает несколько точек измерения, чтобы определить их местоположение. «Мы размещаем несколько антенн вокруг обломков и передаем сигнал через антенну в рюкзаке крысы. Затем приемные антенны ищут самый сильный сигнал. отклоняется отражением», — объясняет Ван Кастерен.
Затем программное обеспечение центрального приемника может определить, откуда исходит сигнал. При объединении линий от всех приемных антенн получается единая точка, где должна быть крыса. Чем больше приемных антенн используется, тем точнее становится позиционирование.
Печатная плата
Поэтому Ван Кастерен построил свою собственную печатную плату с высотомером, антенной и модулем GPS. Он испытал свою конструкцию на поле для хоккея на траве TU/e. Ван Кастерен говорит: «Теперь мы спроектировали и протестировали печатную плату на открытом воздухе. Следующим шагом будет добавление мусора, чтобы увидеть, насколько сильно возникают помехи. Мы еще не достигли этого, поэтому я хотел бы продолжить работу. в теме.»
Джорданс добавляет: «Надеюсь, мы сможем мотивировать других студентов продолжать работу над антенными модулями. Мы также хотим добавить в рюкзак что-то вроде рации, чтобы спасатель мог разговаривать с пострадавшим. выяснить, потому что низкий уровень сигнала требует сильного сжатия звука. Мы также ищем студентов для этого. И для стажировок, и для дипломных проектов».
Холодильник полон отвлекающих факторов
Тем временем обучение крыс в учебном центре APOPO в Танзании идет полным ходом. В здании, где с обломками воссоздан сценарий катастрофы, крыса должна искать добровольца, не отвлекаясь на корзину для белья с изношенной одеждой или открытый холодильник, полный еды.
И работа над рюкзаком тоже не стояла на месте. После окончания университета Сандер Вердисен два года проработал в Philips, но всегда оставался в APOPO в качестве волонтера, продолжая работать над крысиным рюкзаком. Он не мог избавиться от работы в условиях ограниченных ресурсов, поэтому сейчас он работает в дочерней компании TU/e GOAL 3, которая создает простые и дешевые технологии для системы здравоохранения в африканских странах. Наряду с этим Сандер играет более активную роль в APOPO в качестве менеджера проекта на полставки.
Тем временем Брэм также остается активным в мире зон бедствия. На следующей неделе он начнет свою стажировку в Токио, где будет заниматься, в том числе, дальнейшим развитием дронов для поиска пострадавших во время цунами и оползней. Ожидается, что через четыре-пять месяцев он закончит учебу и хотел бы продолжать работать в APOPO.
Следующие намерения
Крысы бельгийской неправительственной организации APOPO, основанной в 1998 году двумя студентами Университета Антверпена, к настоящему времени обнаружили более 130 000 наземных мин и других взрывчатых веществ по всему миру. Отсюда и аббревиатура APOPO: разработка продуктов для разминирования противопехотных мин. Крыса проверяет территорию размером с теннисный корт за 30 минут, в то время как у хорошо обученного сапера на это уходит четыре дня. Дополнительный плюс: самим крысам ничего не угрожает, так как они слишком легкие, чтобы взорвать мину.
С 2007 года благотворительная организация также использует крыс, чтобы учуять специфический запах туберкулеза. В настоящее время мелким грызунам удалось выявить туберкулез более 25 000 раз в почти 850 000 образцах мокроты от потенциально инфицированных людей в африканских странах. Крыса способна проверить 100 образцов за 20 минут, тогда как исследователь с микроскопом может обрабатывать только 25 образцов в день. Сейчас НПО занимается поиском пострадавших в районах стихийных бедствий, а также поиском контрабанды на контейнерных терминалах.
