Австралийские спутники-кубики с искусственным интеллектом совершат революцию в обнаружении кустарниковых пожаров

Австралийские ученые добились значительных успехов в обнаружении кустарниковых пожаров: инновационные спутники-кубы, оснащенные бортовым искусственным интеллектом (ИИ), теперь способны идентифицировать пожары из космоса в 500 раз быстрее, чем традиционные наземные методы обработки снимков. Эта разработка способна произвести революцию в борьбе с кустарниковыми пожарами, ускорив их обнаружение и позволив быстрее мобилизовать наземные команды, что в конечном итоге поможет спасти жизни и имущество.

Исследователи в области дистанционного зондирования и информатики успешно решают проблемы обработки и сжатия большого количества гиперспектральных изображений на борту более компактных и экономически эффективных спутников-кубов. Благодаря интеграции искусственного интеллекта эти спутники могут анализировать изображения в космосе перед передачей их на землю, что значительно сокращает время и энергию, необходимые для анализа данных.

Эта разработка способна произвести революцию в борьбе с кустарниковыми пожарами, ускорив их обнаружение и позволив быстрее мобилизовать наземные команды, что в конечном итоге поможет спасти жизни и имущество.

Это эпохальное достижение стало результатом проекта, финансируемого SmartSat CRC и возглавляемого Университетом Южной Австралии (UniSA). Инициатива привела к созданию энергоэффективной системы раннего обнаружения дыма при пожаре для первого спутника-куба Южной Австралии под названием Kanyini. Подробности этого примечательного эксперимента были опубликованы в последнем номере журнала IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth and Remote Sensing.

Миссия Kanyini – совместная работа правительства Южной Австралии, SmartSat CRC и других промышленных партнеров – направлена на запуск спутника CubeSat высотой 6 U на низкую околоземную орбиту. Помимо обнаружения кустарниковых пожаров, спутник будет следить за качеством воды во внутренних и прибрежных водах. Бортовой гиперспектральный имиджер улавливает отраженный от Земли свет в различных диапазонах длин волн, создавая подробные карты поверхности, пригодные для различных применений, включая управление земельными ресурсами.

Ведущий научный сотрудник UniSA доктор Стефан Петерс (Stefan Peters) подчеркнул, что традиционные спутники наблюдения Земли исторически не имели бортовых возможностей обработки для анализа сложных изображений в режиме реального времени. Его команда, в которую входят специалисты из Университета Южной Африки, Технологического университета Суинберна и Geoscience Australia, разработала легкую модель искусственного интеллекта, способную обнаруживать дым в условиях ограниченных возможностей спутника cube по обработке, энергопотреблению и хранению данных.

По сравнению с традиционной наземной обработкой бортовая модель ИИ сократила объем передаваемых данных до 16 % от первоначального размера и потребляла на 69 % меньше энергии. Модель также обеспечила обнаружение дыма при пожаре в 500 раз быстрее, чем традиционные методы. Доктор Питерс отметил важность раннего обнаружения, отметив, что дым часто является первым видимым индикатором из космоса, прежде чем пожар усилится и выделит достаточно тепла, чтобы его могли определить датчики.

Исследовательская группа использовала смоделированные спутниковые снимки недавних австралийских кустарниковых пожаров для демонстрации модели ИИ, обучив ее эффективно различать дым и облака. По словам доктора Питерса, большинство сенсорных систем собирают данные, лишь часть которых соответствует целям миссии. Поскольку бортовая обработка данных на больших спутниках зачастую нецелесообразна, все собранные данные обычно приходится отправлять на землю для анализа, а этот процесс занимает много места и отнимает много энергии. Разработанная модель искусственного интеллекта позволяет решить эту проблему, выполняя необходимую обработку данных в космосе.

В качестве конкретного примера был приведен случай пожара в районе Куронг, когда моделируемому ИИ Kanyini потребовалось менее 14 минут, чтобы обнаружить дым и передать данные на наземную станцию на Южном полюсе. Доктор Питерс подчеркнул существенные преимущества бортового ИИ по сравнению с традиционной наземной обработкой данных, особенно в обеспечении системы раннего предупреждения о кустарниковых пожарах и других стихийных бедствиях.

Исследователи планируют продемонстрировать бортовую систему обнаружения пожаров с искусственным интеллектом на орбите в 2025 году, что совпадет с этапом эксплуатации миссии Kanyini. В будущем планируется коммерциализировать технологию и развернуть созвездие спутников CubeSat для раннего обнаружения пожаров в течение часа.

Более подробная информация об эксперименте опубликована в последнем номере журнала IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth and Remote Sensing.