Как технологии и искусственный интеллект помогают в борьбе с лесными пожарами

Технология Drone Amplified  помогает снизить необходимость вмешательства человека при проведении контролируемых палов.

• Краткое содержание

• По оценкам, лесные пожары в Австралии в 2019-2020 годах привели к выбросу более 400 мегатонн CO2.
• Недавние результаты показывают, что лесные пожары обходятся экономике США в 893 миллиарда долларов в год.
• Калифорнийский стартап Pano AI, занимающийся пожарными технологиями, использует сеть вращающихся камер на вершинах гор для сбора данных
• Спутники низкой высоты OroraTech помогли бороться с пожарами в Чили, а искусственный интеллект будет предсказывать, как распространяется огонь
• Пилотный проект FireAid, использующий ИИ для анализа лесных пожаров в Турции, обеспечивает точность прогнозов на 80 %

Современные технологии  используются на переднем крае борьбы с пожарами. Они очень разнообразны: от спутника, способного выявлять первые признаки лесного пожара, находясь в космосе на расстоянии сотен миль от возгорания, до алгоритмов, предсказывающих, как и где может распространяться пламя.

В последние несколько лет крупные лесные пожары, вызывающие громадные разрушения  по всей Земле, – от Австралии до Аргентины и от Калифорнии до Турции, редко исчезали со страниц  мировых новостей… Изменение климата усугубляет вероятность возникновения катастрофических пожаров, поскольку ландшафты высыхают, а сильные ветры превращают малейшие угольки в  гигантские пожары, опустошающие сотни и тысячи  гектаров.

В 2022 году в докладе Организации Объединенных Наций ведущие ученые мира  предсказали,  что к 2100 году число лесных пожаров может вырасти более чем на  50%, и создать проблемы к решению которых правительства в значительной степени не готовы.

По оценкам ученых, лесные пожары,  опустошившие  Австралию в 2019 и 2020 годах, не только уничтожили дикую природу  и привели  к гибели людей, но и  обеспечили выброс в атмосферу более 400 мегатонн CO2, что способствовало возникновению порочного круга, делая мир более жарким а возникновение катастрофических пожаров более вероятным.

Это также означает огромные экономические издержки: демократы Объединенного экономического комитета недавно обнаружили, что в результате страховых выплат, снижения стоимости недвижимости и потери доходов, лесные пожары обходятся экономике США в 893 миллиарда долларов в год.

Pano AI — один из  стартапов, направленных на развитие «пожарных технологий» нового класса. Расположенная в Калифорнии, штате США, где лесные пожары становятся все более частыми и жестокими, компания использует сеть камер, установленных  на вершинах  гор, каждая из которых вращается на 360 градусов каждую минуту и  захватывая данные, которые загружаются в облако. 

Pano Ai использует сеть камер на вершинах гор для сбора данных, что позволяет быстро обнаруживать, получать доступ и точно определять появление лесных пожаров в режиме реального времени. Автор фото Pano Ai

Эта информация позволяет Pano активно обнаруживать, получать доступ и точно определять новые возгорания лесных пожаров в режиме реального времени, помогая пожарным службам быстро их сдерживать.

В электронном письме The Ethical Corporation исполнительный директор компании Соня Кастнер объяснила, как алгоритм искусственного интеллекта ищет первые струйки дыма и создает экранную сетку, вокруг каждой точки интереса, то есть того района, где ИИ определил высокую вероятность нового возгорания.

Чтобы отличить дым от облаков, тумана или пыли, Пано использует метод искусственного интеллекта, называемый обнаружением объектов. Метод позволяет различать изображения с дымом и без дыма. Затем специалисты-аналитики проводят дополнительную проверку, чтобы исключить любые ложные срабатывания, и как только наличие дыма подтверждается, его местоположение фиксируется и информация передается службе экстренного реагирования.

«Такой уровень взаимодействия пожарных служб и искусственного и интеллекта помогает быстро и координированно реагировать на возгорания, не позволяя пожару распространиться по площади превышающей 10 акров и часто подавляя его в зародыше», — говорит Кастнер.

Мюнхенская компания OroraTech придерживается еще более высоко технологичного подхода. В прошлом году она запустила второй из запланированных з 100 летающих на низкой высоте спутников размером с коробку из-под обуви, которые призваны поднять на новый уровень оперативность обнаружения пожаров из космоса.

Многим геосинхронным (GEO) спутникам, находящимся далеко в космосе, может потребоваться больше недели, чтобы отправить новые изображения, объясняет инженер-исследователь Ороры Кристиан Мольер. Спутники, летящие на низкой околоземной орбите (НОО) имеют более короткое время повторного посещения, хотя и не покрывают такую большую площадь за один проход спутника, продолжает он. Зато они могут успешно бороться с густой облачностью и задымлением, а также более надежны во время пикового периода горения и ночью.

OroraTech использует низкоуровневые спутники размером с коробку для обуви для обнаружения горячих точек и пожаров. Фото OroraTech

Орора работает над устранением ещё имеющихся пробелов. Чтобы обнаружить горячие точки, которые могут сигнализировать о начале лесного пожара, спутники компании используют тепловой инфракрасный датчик, который ищет излучаемое тепло. Используя алгоритмы на спутнике, Орора за считанные минуты передает эту информацию , не дожидаясь загрузки деталей. «Главное состоит в том, чтобы мы получили информацию как можно быстрее», — говорит Мольер.

К концу этого года компания надеется посещать каждое место на Земле с периодичностью 12 часов. В долгосрочной перспективе планирует сократить это время до 30 минут.

По словам Мольера, эта технология сыграла важную роль в борьбе с прошлогодними лесными пожарами в Чили. Она предоставляет клиентам общую картину того, что происходит и может помочь быстро принимать важные решения, особенно если «у вас несколько пожаров, и вам нужно определить приоритетность того, какой из них вы собираетесь тушить…».

Помимо государственных организаций, к системе подключаются коммунальные предприятия, лесозаготовительные компании и производители бумаги. «Мы считаем, что обнаружение этих пожаров из космоса — единственный масштабируемый метод», — добавляет Мольер.

Сейчас компания работает над технологией прогнозирования ситуации с помошью искусственного интеллекта под названием Fire Spread, которая учитывает прогнозы погоды, доступное топливо и данные о высоте, чтобы дать лучшее представление о том, где и как может распространиться пожар.

Другие стартапы в области пожарных технологий включают Overstory, которая использует искусственный интеллект для работы с коммунальными компаниями для анализа спутниковых данных и выявления риска лесных пожаров из-за растительности, растущей вблизи линий электропередач. Калифорнийская компания Rain работает с пожарными службами над использованием автономных дронов, которые используют датчики для выявления пожаров, прежде чем они выйдут из-под контроля. Программное обеспечение и тепловизионные камеры также позволяют тушить пожары с воздуха.

Пожарный использует капельную горелку во время предписанной операции по сжиганию, чтобы помочь контролировать потенциальные лесные пожары в Национальном лесу Станислав недалеко от Йосемити, Калифорния. REUTERS/Трейси Барбю

Некоторые пожары, такие как контролируемые пожары, могут быть полезными, поскольку они уничтожают засохшую, мертвую растительность и мелкие деревья, а также помогают лесам стать более пожароустойчивыми. В новом отчете предполагается, что такое управление лесами может снизить риск разрушительных лесных пожаров в хвойных лесах Калифорнии на целых 65%.

Но контролируемые ожоги требуют тщательного планирования и подходящих погодных условий. Панель мониторинга Burncast организации Nature Conservancy была разработана, чтобы помочь ученым лучше прогнозировать гиперлокальную погоду. Предоставляя командам сверхточный прогноз погоды, руководители пожарных работ могут определить точное время, когда следует начать сжигание.

Технологии также снизили необходимость вмешательства человека при предписанных палах: теперь такие компании, как Drone Amplified, могут устраивать пожары с помощью дронов — более безопасной и экономически эффективной альтернативы пилотируемым вертолетам. Дроны с искусственным интеллектом приходят на помощь пожарным, помогая им справиться с такими проблемами, как токсичный дым и труднодоступная местность, а также давая возможность увидеть пожар с высоты птичьего полета.

Всемирный экономический форум оценил потенциал искусственного интеллекта в борьбе с лесными пожарами. На фоне пожаров, опустошивших Турцию в 2021 году, организация объединилась с промышленным конгломератом Koc Holding для запуска проекта FireAid, целью которого является улучшение прогнозирования лесных пожаров и обеспечение наиболее эффективного использования ресурсов для борьбы с ними. В рамках пилотного проекта была разработана интерактивная карта лесных пожаров Турции, в которой использовались алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения, а также множество источников данных, включая исторические, метеорологические и географические записи, с анализом более 400 переменных. Система позволила с точностью 80% предсказать лесные пожары за 24 часа до их возникновения.

Пожарные пытаются потушить лесной пожар возле Мармариса, Турция, 1 августа 2021 года. REUTERS/Умит Бекташ

Важным элементом FireAid является сотрудничество, объясняет Хелен Бёрдетт.
Глава проекта по технологиям изучения Земли. «Ключевой частью этого является обеспечение доступности инструментов для лиц, принимающих решения, а не только для специалистов по данным», — сказала она.

FireAid также задуман как пространство, позволяющее развиваться глобальным климатическим технологиям, обмениваться опытом, учиться и объединять ь усилия. С момента его запуска к нему присоединились Microsoft, Google и Lockheed Martin, а также Португалия и Южная Африка.

«ИИ постоянно развивается», — продолжает Бердетт, — при этом цены на спутники падают, а объем доступных данных растет в геометрической прогрессии. Но следующим шагом будет решение того, что она называет проблемой справедливости, потому что в настоящий момент Глобальный Юг рискует упустить важные достижения, которые может принести ИИ.

По ее словам, данные о лесном хозяйстве по определению являются локальными: наборы данных хранятся на провинциальном или национальном уровне, а модели ИИ еще не охватывают огромную широту различных ландшафтов и их уязвимость к лесным пожарам, которые существуют по всему миру.

«Качество и доступность данных представляют собой большую проблему, чем сами инструменты», — говорит она. «Инструменты искусственного интеллекта могут быть доступны, но если данные, лежащие в основе этой модели, взяты из Глобального Севера, то она может не подойти для использования на Глобальном Юге».