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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 Landsat, que capturam imagens do terreno da Terra. Eles também podem avaliar 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 frequente e grave, tecnologias emergentes, como a inteligência artificial e os drones, estão a ser aproveitadas para ajudar a combater os incêndios e manter os socorristas seguros e informados. A Guarda Aérea Nacional da Califórnia, por exemplo, utiliza drones para rastrear onde os incêndios estão se espalhando e para coletar imagens de desastres em tempo real, bem como identificar áreas que necessitam de recursos. Os socorristas em todos os EUA empregam software para prever o movimento do fogo em vários dias no futuro, ajudando os bombeiros a combater esses incêndios de forma mais eficaz. E startups como a Pano AI usam câmeras combinadas com algoritmos para detectar incêndios florestais e alertar clientes, como empresas de serviços públicos, antes que os incêndios se tornem muito grandes. A NASA, por sua vez, está a utilizar a sua enorme quantidade de dados para construir modelos preditivos, bem como ferramentas de gestão do espaço aéreo para ajudar os pilotos de drones e as agências a responder de forma mais eficaz aos 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 de anos anteriores, incluindo vítimas e destruição de propriedades. Usando aprendizado de máquina, a NASA pode criar rapidamente modelos preditivos de incêndios florestais e como eles podem se espalhar — junto com quais podem ser os danos resultantes. Essas projeções podem ajudar os bombeiros a delegar 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, que tipo de gases nocivos seriam emitidos e onde”, diz Potter. A agência pode estimar isso com 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 a Cal Fire e o Serviço Florestal dos EUA utilizem estes mapas mais precisos de focos de incêndio de alto risco para saber imediatamente onde posicionar o seu equipamento assim que algo ocorrer. 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 fumaça intensa. Eles também podem realizar queimadas prescritas, que eliminam arbustos mortos que servem de combustível durante incêndios florestais, sem colocar as tripulações em perigo. Mas há um desafio: pode ser difícil para as equipes de resposta ver para onde esses drones estão voando.

Para resolver o problema, a NASA está desenvolvendo tecnologias de gerenciamento do espaço aéreo que podem ajudar aeronaves tripuladas, operadores de drones e equipes de solo a rastrear e compartilhar localizações e retransmitir informações entre si. A iniciativa está sendo conduzida sob as Capacidades Avançadas para Operações de Resposta a Emergências da NASA (AÇO) projeto. Isso permite que equipes de resposta recebam informações mais precisas e oportunas, e tomem decisões mais rápidas durante a resposta a emergências.

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

A NASA construiu o que chama kits móveis de gestão de tráfego aéreoque pode ajudar os socorristas a visualizar o tráfego, incluindo a altitude e a localização de um avião. Isso torna mais seguro implantar drones e garante 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 maleta grande. Ele era equipado com um receptor ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) para rastrear aeronaves, um iPad para mostrar a localização de voos locais e uma estação de energia.

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.

Essas tecnologias de gerenciamento do espaço aéreo ainda estão em desenvolvimento e serão testadas em uma série de demonstrações de voo em áreas de baixa visibilidade, junto com membros da comunidade de combate a incêndios florestais. Isso ajudará a garantir que a tecnologia possa operar com sucesso em situações da vida real — que, infelizmente, estão se tornando mais prevalentes.

“À medida que os incêndios continuam a ficar maiores e mais intensos”, diz Chapman, “estamos a dar às pessoas as ferramentas que lhes permitem também dimensionar a sua resposta”.



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