En situacions d'emergència, el temps és un factor determinant per salvar vides. Cada any, milions de persones es perden o queden atrapades en desastres naturals o catàstrofes inesperades. La capacitat de localitzar ràpidament les persones desaparegudes és l'eina més eficaç per reduir el nombre de víctimes mortals. Aquesta urgència es veu accentuada per la creixent freqüència i intensitat dels desastres naturals, un fenomen que el canvi climàtic està exacerbant, generant perspectives futures negatives en termes de cost humà. Aquesta realitat transforma el repte de la recerca i el rescat d'un esdeveniment esporàdic a una crisi humanitària global creixent, subratllant que les solucions innovadores són més que una millora tecnològica; són una resposta vital a una necessitat social que s'intensifica.

El repte principal en les operacions de recerca i rescat és la dificultat per localitzar víctimes que no poden comunicar-se per si mateixes o que es troben en zones extenses i de difícil accés. Les tecnologies actuals sovint queden inoperables a causa d'obstacles, condicions de baixa visibilitat, o la manca d'infraestructura de xarxa cel·lular. Per exemple, els sistemes de navegació per satèl·lit (GNSS), com el GPS, són comuns, però la seva informació no sempre és directament accessible per localitzar usuaris de telèfons mòbils en operacions de socors, especialment si les víctimes estan incapacitades o si la propagació del senyal es veu afectada per obstacles com la vegetació, la runa o la neu.

"El repte principal en les operacions de recerca i rescat és la dificultat per localitzar víctimes que no poden comunicar-se per si mateixes o que es troben en zones extenses i de difícil accés"

A més, les aplicacions de posicionament tradicionals es basen principalment en coordenades bidimensionals, la qual cosa resulta insuficient en terrenys amb canvis d'elevació significatius, com boscos densos o àrees cobertes de runes. Això fa que la transició cap a una arquitectura de posicionament tridimensional sigui cada vegada més crucial per satisfer les demandes de les operacions de socors. El problema fonamental no és només localitzar les víctimes, sinó fer-ho també quan la mateixa infraestructura que normalment facilita la comunicació i la localització ha estat destruïda o ha deixat de funcionar. Això implica que cal passar de dependre de la infraestructura existent a desplegar solucions resilients i a demanda.

3DSAR, una solució desenvolupada a Catalunya

Per abordar aquests desafiaments, des d’i2CAT hem desenvolupat 3DSAR, una solució pionera de recerca i rescat cel·lular tridimensional (3D) amb un sol dron, que aprofita la tecnologia 5G-New Radio (NR). La gran novetat d'aquest enfocament rau en la combinació d'estimacions avançades de distància i angle amb algorismes d'aprenentatge automàtic (ML) per a la predicció i correcció de la posició. El sistema 3DSAR permet estimar la ubicació de les víctimes a través dels seus telèfons mòbils, sense necessitat d'equipament addicional ni instal·lació de programari. El dron actua com una estació base mòbil voladora i utilitza senyals de referència del telèfon mòbil per mesurar la distància, i la direcció. A partir d'aquestes mesures, es calcula la posició 3D de la víctima.

"El sistema 3DSAR permet estimar la ubicació de les víctimes a través dels seus telèfons mòbils, sense necessitat d'equipament addicional ni instal·lació de programari"

Un aspecte clau és la introducció de trajectòries autònomes dinàmiques del dron en 3D, que s'adapten a entorns diversos i desafiants. A més, s'integren tècniques d'aprenentatge profund, concretament una xarxa neuronal convolucional 3D (CNN), per millorar encara més la precisió de la localització. Aquesta combinació d'una trajectòria intel·ligent i algorismes d'aprenentatge automàtic per a la predicció i correcció de la posició significa que el sistema és altament intel·ligent i adaptable. El dron no només segueix una ruta preprogramada, sinó que aprèn i optimitza activament la seva estratègia de recerca en temps real a partir de les dades que recull. Aquesta intel·ligència de bucle tancat és fonamental per maximitzar l'eficiència i la precisió en entorns imprevisibles i sensibles al temps.

La solució 3DSAR millora la precisió de la localització en un ordre de magnitud en comparació amb les solucions de referència. L'enfocament d'un "sol dron" és un avantatge pràctic crucial, ja que simplifica la logística, redueix el temps de desplegament i disminueix els costos operacionals en comparació amb els sistemes multidron. Això fa que la solució sigui més factible i escalable per als serveis d'emergència del món real, especialment aquells amb recursos limitats.

El projecte 3DSAR és fruit de la recerca realitzada per l’equip AI-driven Systems d’i2CAT. La recerca de 3DSAR ha rebut un suport significatiu, amb finançament del Programa Horizon Europe de la Unió Europea (Projecte INSTINCT), del Ministeri d'Assumptes Econòmics i Transformació Digital d'Espanya i de la Unió Europea-NextGenerationEU (en el marc del Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència, Convocatòria UNICO I+D 5G 2021), i del Programa CERCA de la Generalitat de Catalunya. El fet que el projecte hagi obtingut finançament de múltiples nivells (UE, estatal espanyol, regional català) indica que és reconegut com un projecte estratègicament important en diverses agendes polítiques de govern i recerca.

"La capacitat de localitzar amb precisió persones en 3D en entorns complexos, fins i tot quan la infraestructura tradicional ha fallat, és un avenç substancial per als equips d’emergències"

L'eficiència de localització que ofereix 3DSAR obre un escenari on s'espera que un nombre creixent de vides es puguin salvar en un futur pròxim. La capacitat de localitzar amb precisió persones en 3D en entorns complexos, fins i tot quan la infraestructura tradicional ha fallat, és un avenç substancial per als equips d’emergències.

Amb 3DSAR, la tecnologia no només respon a la urgència del present, sinó que també il·lumina el camí cap a un futur on la innovació salva vides i construeix una societat més resilient.