Máy bay không người lái "tham chiến" trong tìm kiếm cứu hộ, tại sao không?

Kịch bản tìm kiếm với mạng các UAV.

Từ vụ du khách người Anh mất tích ở Sapa, mất liên lạc với máy bay Su 30MK2, hay mới nhất là sự cố nghiêm trọng của máy bay CASA 212 đặt ra vấn đã đến lúc phải dùng bay UAV để giảm thiểu sự tham gia của con người vào công tác cứu hộ.

Đầu tháng 6/2016, người dùng diễn đàn và mạng xã hội ở Việt Nam tràn ngập bình luận và dõi theo từng bước diễn biến của vụ du khách người Anh mất tích ở Sapa. Khi nỗi tiếc thương du khách và trách móc công tác cứu hộ chậm chạp còn chưa nguôi thì ngày 14/06/2016 lại xảy ra sự cố mất liên lạc với máy bay Su-30MK2 tại vùng biển Nghệ An. Ngay sau khi tìm được một phi công thì lại bị mất liên lạc với toàn bộ phi hành đoàn 9 người của máy bay tìm kiếm CASA 212, một trong những máy bay tuần thám biển hiện đại nhất của Việt Nam.

Những sự cố xảy ra liên tục thêm một lần cảnh báo về nhu cầu hiện đại hóa công tác tìm kiếm cứu hộ hiện nay ở Việt Nam. Việc áp dụng công nghệ định vị, cảm biến tự động trên phạm vi rộng trong lĩnh vực này là nhu cầu bức thiết không thể chậm trễ nhằm hạn chế tổn thất về con người trong công tác cứu hộ, với cả người được tìm kiếm và người tham gia tìm kiếm. Nên chăng đã tới lúc các cơ quan chức năng cần cân nhắc ứng dụng các phương tiện bay không người lái (UAV) có khả năng tìm kiếm bao quát rộng, định vị tốt nhằm rút ngắn thời gian tìm kiếm và giảm thiểu sự tham gia của con người vào công tác cứu hộ?

Trên thế giới, việc ứng dụng các phương tiện không người lái thông minh tích hợp kèm máy tính và hệ thống đa cảm biến đã được sử dụng theo rất nhiều cách để phục vụ con người tốt hơn. Từ những năm 2005, sau thảm họa bão Katrina tại Mỹ, các UAV đã được sử dụng để tìm kiếm những nạn nhân mắc kẹt trong vùng bão. Tương tự, Philippine cũng dùng UAV cho công tác cứu hộ và tìm kiếm sau cơn bão Hải Yến (Haiyan). Hiện nay Hiệp hội tìm kiếm cứu nạn quốc gia (NASAR) của Mỹ cũng đang ứng dụng UAV vào các hoạt động của mình và quyết liệt vận động thông qua quy chuẩn quốc gia về ứng dụng UAV trong công tác tìm kiếm cứu nạn.

Về cơ bản một thiết bị UAV áp dụng cho tìm kiếm cần có các thành phần sau: hệ thống định vị vệ tinh, hệ thống camera có độ phân giải siêu cao, bộ phận truyền tín hiệu mặt đất, hệ thống cảm biến nhiệt hồng ngoại, bộ phận xử lý video và hình ảnh trực tuyến cùng các hệ thống cảm biến môi trường khác. Tuy có phạm vi hoạt động rộng, một UAV đơn lẻ thường không đủ để đem lại hiệu quả tìm kiếm. Chính vì vậy về mặt lý tưởng cần một mạng lưới các UAV hoạt động đồng thời và giao tiếp với nhau qua một giao thức trao đổi nội bộ. Hệ thống xử lý mặt đất sẽ bắt tín hiệu từ mạng UAV, phân tích và chuyển tiếp kết quả và chỉ dẫn cho các đội tìm kiếm như hình mô tả dưới đây.

Các vấn đề cần chú ý trong xử lý dữ liệu tìm kiếm từ UAV trong lĩnh vực này bao gồm: Chất lượng phân tích dữ liệu cảm biến: Trong công tác cứu hộ, việc đánh giá đúng chất lượng và độ tin cậy của thông tin gửi cho đội tìm kiếm là đặc biệt quan trọng. Một UAV được phân công giám sát một vùng nào đó thì xác suất kết quả âm tính giả (false negative – tức báo không thấy nạn nhân trong khi nạn nhân có ở đó) cần đảm bảo thấp nhất có thể. Trong khi đó xác suất dương tính giả (false positive – tức xác suất báo đã tìm thấy nạn nhân bị sai) phải không quá cao để hạn chế việc gửi đội tìm kiếm sai mục tiêu. Như vậy cần phải xây dựng được một mô hình tốt về đánh giá chất lượng dữ liệu cảm biến. Dữ liệu cảm biến nếu có thể nên có sự trùng lặp nhất định từ nhiều UAV.

Giải thuật tìm kiếm là vấn đề mấu chốt của một mạng lưới UAV tìm kiếm. Một mô hình tìm kiếm tốt cần đảm bảo độ phủ tối đa trong khi tối giản hóa vùng chồng chéo và tiết kiệm quãng đường bay cho các UAV phụ hết mức có thể.

Khả năng tương tác với môi trường: Trong quá trình bay, một UAV cần có khả năng tránh các vật cản trong môi trường tự nhiên như cây cối, đồi núi, … cũng như phải tránh va chạm với các UAV khác.

Có hai vấn đề cần quan tâm của quá trình chia sẻ thông tin là tổng hợp thông tin và chất lượng liên kết mạng. Cụ thể đối với việc tổng hợp thông tin, khi nhiều UAV được triển khai, dữ liệu cảm biến được thu thập, chia sẻ và tổng hợp để tạo ra bức tranh toàn cảnh về không gian tìm kiếm – dữ liệu tổng hợp này lại là cơ sở để UAV chính tiếp tục lên kế hoạch phân bổ tìm kiếm cho toàn bộ mạng UAV. Do dữ liệu truyền tải về lớn và yêu cầu phân tích là theo thời gian thực nên đây sẽ là thách thức không nhỏ cần giải quyết.

Đối với chất lượng liên kết mạng, khi triển khai, thông tin trao đổi giữa các UAV và giữa UAV chính với mặt đất có thể theo hình thức liên tục hoặc gián đoạn. Rõ ràng cần có chiến lược để giảm thiểu tần suất kết nối trong khi vẫn chia sẻ đủ thông tin giữa các UAV. Riêng UAV chính với mặt đất sẽ cần có sự trao đổi thường xuyên để trạm mặt đất có đủ thông tin phân tích về diễn tiến của quá trình tìm kiếm.

Bên cạnh đó, để đảm bảo khả năng tìm kiếm trên phạm vi rộng như trên biển, núi, rừng, … Mỗi UAV cần đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về cự ly bay, thời gian bay, khả năng bay theo hành trình định trước, khả năng thay đổi hành trình bay thời gian thực theo yếu tố môi trường cũng như khả năng liên lạc mặt đất tầm xa. Việc lựa chọn các tiêu chuẩn kỹ thuật của từng UAV cho nhiệm vụ này cũng như cho một mạng lưới UAV là nhiệm vụ cần sớm triển khai của các cơ quan quản lý khoa học kỹ thuật của đất nước.

Trong thời gian qua, các nhà khoa học Việt Nam đã chứng tỏ khả năng chế tạo các thiết bị bay không người lái đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe nhất. Như vậy, đã đến lúc chúng ta cần khai thác triệt để thế mạnh này không chỉ cho lĩnh vực an ninh quốc phòng mà còn cho các lĩnh vực dân sự mang tính cấp bách liên quan nhiều đến tính mạng con người như lĩnh vực tìm kiếm cứu hộ trên biển và trên đất liền. Chính phủ cũng cần có những động thái quyết liệt về chính sách và hỗ trợ tài chính để đưa các nghiên cứu UAV có tiềm năng vào ứng dụng trong thực tiễn. Việc thành lập một trung tâm ứng dụng UAV trong lĩnh vực tìm kiếm cứu hộ cứu nạn quốc gia có thể là một bước khởi đầu phù hợp với xu hướng và tính thời sự trong thời điểm hiện tại.