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Como a NASA está usando o aprendizado de máquina para prever e combater incêndios florestais

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Em lugares áridos como a Califórnia, sabe-se que a temporada de incêndios florestais ocorre nos meses mais quentes e secos. Mas com as alterações climáticas, as coisas mudaram. “O que antes era uma temporada de incêndios de quatro meses agora dura de seis a oito meses”, de acordo com o Departamento de Agricultura dos EUA. O que é pior: “Os incêndios florestais ocorrem durante todo o ano em grande parte dos Estados Unidos”, inaugurando o conceito de “incêndio ano.”

Esta realidade preocupante inspirou a NASA a usar a sua riqueza de dados provenientes da observação da Terra para ajudar as agências de gestão de incêndios florestais prever e apagar incêndios em todo o país. Muitos desses dados vêm da agência Satélites Landsatque capturam imagens do terreno da Terra. Eles também podem medir temperatura da superfície e medir materiais naturais que servem como combustíveis para incêndios florestais, como árvores densas ou outra vegetação que possa acender e alimentar incêndios.

“Temos um arquivo de dados de imagens de satélite que remonta a 40 anos”, diz-me Christopher Potter, cientista pesquisador da NASA Ames, enquanto estamos sentados em uma sala no campus da agência espacial no Vale do Silício. “Isso nos dá um conjunto de dados muito rico para construir modelos preditivos.”

À medida que os incêndios florestais se tornam mais frequentes frequente e gravetecnologias emergentes como inteligência artificial e drones estão sendo alavancadas para ajudar a combater incêndios e manter os socorristas seguros e informados. A Guarda Aérea Nacional da Califórnia, por exemplo, usa drones para rastrear onde os incêndios estão se espalhando e para coletar imagens em tempo real de desastres, bem como identificar áreas que precisam de recursos. Os socorristas em todos os EUA empregam software para prever o movimento do fogo vários dias no futuro, ajudando os bombeiros a combater esses incêndios de forma mais eficaz. E startups como a Pano AI usam câmeras emparelhadas com algoritmos para detectar incêndios florestais e alertar clientes, como empresas de serviços públicos, antes que os incêndios fiquem muito grandes. A NASA, por sua vez, está usando seus tesouros de dados para construir modelos preditivos, bem como ferramentas de gerenciamento do espaço aéreo para ajudar os pilotos e agências de drones a responder de forma mais eficaz a desastres.

Junto com os dados do Landsat, a NASA também extrai dados coletados por agências como o Departamento de Silvicultura e Proteção contra Incêndios da Califórnia, que rastreia a gravidade dos incêndios dos anos anteriores, incluindo vítimas e destruição de propriedades. Usando o aprendizado de máquina, a NASA pode criar rapidamente modelos preditivos de incêndios florestais e como eles podem se espalhar – juntamente com quais podem ser os danos resultantes. Estas projeções podem ajudar os bombeiros a delegar os seus recursos.

Potter me mostra East Bay Hills, na área da Baía de São Francisco, como exemplo. Entre o aglomerado de cidades, incluindo Concord, Fremont e Walnut Creek, vários tons de vermelho ilustram a densidade de edifícios — e, portanto, as áreas com maior probabilidade de emitir quantidades massivas de gases perigosos se um incêndio queimasse ali.

Usando esses dados, juntamente com informações sobre quando os últimos incêndios florestais ocorreram naquela área, as agências podem prever quão grande e perigoso será um incêndio. East Bay Hills é apenas um exemplo, mas os modelos preditivos da NASA estimam que mais de 247.000 acres e quase 600.000 domicílios poderiam estar na linha de fogo se aquela área queimasse.

“Já podemos dizer quanta poluição seria emitida por ele, que tipo de gases nocivos seriam emitidos e onde”, diz Potter. A agência pode estimar isso com até alguns meses de antecedência.

Os dados de incêndios florestais da NASA estão disponíveis para qualquer pessoa acesso online de graça. O objetivo é que agências como Cal Fire e o US Forest Service usem esses mapas mais precisos de áreas de incêndio de alto risco para saber imediatamente onde posicionar seus equipamentos assim que algo acontecer. Essa precisão pode fazer toda a diferença no combate a incêndios massivos.

“Não estamos olhando para seções inteiras do estado recebendo uma previsão”, diz Potter. “Estamos olhando para algumas milhas.”

Kits móveis de gerenciamento de tráfego aéreo da NASA

Os kits móveis de gerenciamento de tráfego aéreo da NASA podem ajudar os socorristas a navegar com segurança em drones de combate a incêndios.

NASA

Melhorando a comunicação entre aeronaves de combate a incêndio

A NASA não está usando sua pesquisa apenas para prever incêndios florestais, mas também para ajudar a combatê-los.

Usando drones, os socorristas podem continuar a combater incêndios mesmo quando não é seguro para aeronaves e pilotos tradicionais voarem, como à noite ou quando há muita fumaça. Eles também podem conduzir queimadas prescritas, que eliminam arbustos mortos que agem como combustível durante incêndios florestais, sem colocar as equipes em perigo. Mas há um desafio: pode ser difícil para os socorristas verem para onde esses drones estão voando.

Para resolver o problema, a NASA está a desenvolver tecnologias de gestão do espaço aéreo que podem ajudar aeronaves tripuladas, operadores de drones e equipas de terra a rastrear e partilhar localizações e transmitir informações entre si. A iniciativa está sendo conduzida no âmbito das Capacidades Avançadas para Operações de Resposta a Emergências da NASA (AÇO) projeto. Isto permite que as equipes de resposta recebam informações mais oportunas e precisas e tomem decisões mais rápidas durante a resposta a emergências.

“A maioria das comunicações é feita via rádio, e a maioria dos incêndios florestais está acontecendo onde não há serviço de celular”, diz Kathryn Chapman, pesquisadora da NASA Ames. “Isso torna muito mais difícil para diferentes socorristas falarem entre si e até mesmo saberem onde está o incêndio. … Temos essa oportunidade de começar a tentar usar a tecnologia para preencher essa lacuna.”

A NASA construiu o que chama kits móveis de gerenciamento de tráfego aéreo, que pode ajudar os socorristas a visualizar o tráfego, incluindo a altitude e a localização de um avião. Isso torna mais seguro implantar drones e garantir que eles não entrem em contato com mais nada no céu.

O kit que vi consistia em um recipiente de plástico amarelo com tampa e alças, mais ou menos do tamanho de uma pasta grande. Foi equipado com um receptor ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) para rastrear aeronaves, um iPad para mostrar a localização de voos locais e uma central elétrica.

A agência tem testado esses kits com pilotos do Serviço Florestal dos EUA no Tennessee, Mississippi, Geórgia, Flórida e Carolina do Sul, que os usaram durante queimadas prescritas realizadas por drones. Os kits mantiveram os pilotos informados sobre o tráfego aéreo na área e permitiram que eles navegassem com mais facilidade nos drones e realizassem queimadas prescritas a uma distância segura.

Estas tecnologias de gestão do espaço aéreo ainda estão em desenvolvimento e serão testadas numa série de demonstrações de voo em áreas de baixa visibilidade, juntamente com membros da comunidade de combate a incêndios florestais. Isto ajudará a garantir que a tecnologia possa operar com sucesso em situações da vida real – que, infelizmente, estão a tornar-se mais predominantes.

“À medida que os incêndios aumentam e se tornam mais intensos”, diz Chapman, “estamos dando às pessoas as ferramentas que lhes permitem também dimensionar sua resposta”.





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