邁阿密12層大樓倒塌159人被埋！黃金救援期，搜尋機器人為什么沒用？
大數據文摘作品
作者：Mickey
2021 年 6 月 24 日，佛羅里達州瑟夫賽德的 12 層公寓大樓忽然倒塌。
據《邁阿密先驅報》報道，48小時后，仍有159 人下落不明。救援人員小心翼翼地清除倒塌碎片，爭分奪秒地尋找那些仍被困在一片纏結瓦礫中的幸存者。
在波士頓動力等網紅機器人大行其道的今天，我們似乎理所當然的認為，機器人應該在這類災害事件中發揮更大的作用。
但事實并不是這樣。
在每一秒都極為重要的黃金救援期，我們很難不注意到，這些救援隊使用的搜救方式依舊是最傳統的——狗和麥克風。
搜救機器人為何缺席?
為什么?
2021 年 6 月 24 日，佛羅里達州瑟夫賽德，一名邁阿密-戴德消防救援官員和一名 K-9 繼續在部分倒塌的 12 層尚普蘭塔南公寓大樓中進行搜救行動。
先從搜救現場來看，上圖顯示了佛羅里達坍塌現場的樣子。它是高度非結構化的，盡管目前波士頓機器狗似乎已經在視頻中可以穿越大多數障礙區，但是這種雜亂的地貌對于大多數有腿的機器人來說，還是非常難以逾越。
不過這也不是不能完成的任務。有一種方式是，先使用探查機器人勘探地貌，再調整搜救機器人按照地形圖進入。但是時間緊急的情況下，人和狗才是更加快速高效的選擇。也就是說，只要環境足夠安全，就沒有必要或不切實際地用機器人進行搜救，尤其是在時間如此緊迫的情況下。
相比進入現場的機器人，就現場搜救人員表示，現在更迫切需要的是一種不僅可以定位被救援者的機器人，也就是說，能夠在所有瓦礫之下精準定位生命體，而且還可以確定周圍瓦礫的結構，以及該人與地面之間還夾雜了哪些結構。
更簡單來說，我們不需要可以穿越瓦礫的機器人，我們需要可以進入瓦礫的機器人。
德克薩斯 A&M 的Robin Murphy就此表達了看法， Murphy是人道主義機器人和人工智能實驗室的負責人，該實驗室以前是機器人輔助搜索和救援中心 (CRASAR)，現在是一個非營利組織。Murphy參與了將機器人技術應用于世界范圍內的災難，包括 9/11、福島和颶風哈維。她所做的工作不是抽象的研究——CRASAR 還部署了訓練有素的專業人員團隊，他們擁有經過驗證的機器人技術來協助(當被要求時)世界各地的災難，然后將這些經驗作為數據驅動方法的基礎來改進災難機器人技術技術和培訓。
根據 Murphy的說法，目前，使用機器人探索倒塌建筑物的瓦礫是不可能的，任何一種可以在災難現場實際使用的方式都是不可能的。一般來說，倒塌現場是一種非常無結構且不可預測的環境。大多數機器人太大而無法穿過瓦礫，而且環境對非常小的機器人也不友好，因為經常有水從破裂的管道中流出，使一切變得泥濘和濕滑，還有許多其他物理危害。無線通信或定位通常也不具備的，因此需要有限網絡和電源，但又容易被障礙物抓住或纏住。
即使我們可以建造一個足夠小、足夠耐用的機器人，能夠在物理層面上穿過倒塌建筑物瓦礫中的各種空隙，比如墨西哥城在2017年地震時，CMU送去進行探尋的機器蛇。但是還有一個很重要的問題——不可預測性。
機器人研究中的許多災難場景都假設只要遵循正確的路徑就可以到達目標，但真正的災難并非如此，如果有可能進入，很有可能需要強行挖洞的能力，因為對于機器人能夠在瓦礫中自由移動非常重要，在瓦礫中可能沒有任何隧道或空隙將其引導到它想去的地方，也就是說這是機器人很難具備的能力。
即使可以建造一個可以成功地在瓦礫中挖洞的機器人，我們還需要思考，機器人到達既定目的地后，又能夠提供什么價值。機器人傳感系統通常不是為極端近距離而設計的，像相機這樣的視覺傳感器可能會迅速損壞或沾上太多污垢而不可使用。Murphy 解釋說，理想情況下，瓦礫搜救機器人不僅可以定位受害者，還可以使用其傳感器來協助救援。“訓練有素的救援人員需要看到瓦礫的內部結構，而不僅僅是受害者的狀態。想象一下，一位外科醫生需要在射擊受害者身上找到子彈，但對受害者器官的布局一無所知;如果外科醫生只是直接切開，他們可能會讓事態更加嚴重。但是，如果結構專家可以看到廢墟的內部構造，他們就可以更快、更安全地提取受害者，同時降低二次倒塌的風險。”
除了這些技術挑戰之外，另一個重要因素是，如何確保救援人員在救援點使用這些技術。將研究級機器人帶入佛羅里達州建筑物倒塌這些場所顯然還不夠成熟。“用于災難的機器人需要具備極高的成熟度，”Murphy表示。例如，在佛羅里達州，無人機被用于勘測建筑物的某些部分，以確保人們在附近工作的安全，無人機就已經是一種成熟且廣泛采用的技術。在災難機器人達到類似的成熟度之前，我們不太可能看到它出現在主動救援行動中。
理想的災難機器人長啥樣?
所以，目前還沒有任何機器人能夠滿足上述所有實際使用標準，因此我們請 Murphy為我們描述她理想的災難機器人。 “
它可能會像一只很長的微型雪貂，一個長而靈活的蛇狀身體，小腿和爪子可以抓、推和推。” 機器人雪貂將能夠鉆洞、擺動、擠壓和擠壓，通過緊密的曲折和擠壓，并配備功能性眼瞼來保護和清潔其傳感器。
既然我們還沒有機器人雪貂， Murphy現在希望在搜救現場看到已有的哪種機器人?
Murphy提到了日本東北大學的一種“可活動相機”
該相機是在東北大學的田所諭大約15年前開發的。它的運作方式有點像一個細長的、徑向對稱的刷毛機器人，能夠將自己向前推進：
軟管被傾斜的纖毛覆蓋，帶有偏心質量的電機安裝在電纜中，通過激發振動引起電纜的上下運動。當電纜向下移動并推動機身時，纖毛的尖端會粘在地板上。同時，尖端在地板上滑動，身體向上移動時不會向后移動。重復這個過程后，這一電纜形狀的機器人就可以在碎石堆的狹窄空間中緩慢移動。 “
這看起來有點奇怪，但能夠進入這些小空間并深入約 30 英尺并環顧四周，這一想法比機器人本身更重要，” Murphy說。但是我們能找到的關于這個系統的最后一份出版物已經有將近十年的歷史了。”
進行災難相關研發對資金要求也很高，當災難發生時，會有不少人表現出興趣，并投入一批資金。但隨后這筆資金就會消失，直到下一次災難發生，并且在某個時間點之后，就沒有經濟動力去創造一個在硬件、軟件和傳感器方面都可靠的實際產品，因為幸運的是，像這種建筑物倒塌這樣的事件很少見。”
Satoshi Tadokoro 博士在 2007 年 Berkman Plaza II(佛羅里達州杰克遜維爾)停車場倒塌事故中插入 Active Scope Camera 機器人。
Murphy說，類似這樣的災難很少發生，這也使災難機器人的開發周期變得復雜。這就是 CRASAR 最初存在的部分原因——它是機器人研究人員了解急救人員需要機器人做什么的一種方式，并在現實的災難場景中測試這些機器人，以確定它們的優秀實踐。
【本文是51CTO專欄機構大數據文摘的原創譯文，微信公眾號“大數據文摘（ id: BigDataDigest）”】
