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Como os bombeiros da Califórnia estão usando IA para procurar incêndios florestais

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Pouco antes das 3 da manhã de uma noite deste mês, Scott Slumpff foi acordado pelo toque de uma mensagem de texto.

“Uma anomalia ALERTCalifornia foi confirmada em sua área de interesse”, dizia a mensagem.

Slumpff, chefe de batalhão do Departamento de Silvicultura e Proteção contra Incêndios da Califórnia, entrou em ação. A mensagem significava que o novo sistema de inteligência artificial da agência identificou sinais de incêndio florestal com uma câmera remota no topo de uma montanha no condado de San Diego.

Em poucos minutos, as equipes foram enviadas para o incêndio crescente no Monte Laguna – reprimindo-o antes que crescesse mais do que um local de 3 por 3 metros.

Sem o alerta, “só saberíamos do incêndio na manhã seguinte, quando as pessoas saíram e viram fumaça”, disse Slumpff. “Provavelmente estaríamos olhando centenas de acres em vez de um pequeno local.”

A resposta rápida fez parte de um novo projeto piloto de IA operado pela Cal Fire em parceria com o sistema ALERTCalifornia da UC San Diego, que mantém 1.039 câmeras de alta definição em locais estratégicos em todo o estado.

Um homem em uma sala com pouca luz se afasta de sua mesa e aponta para uma parede de monitores de vídeo

O chefe do batalhão de bombeiros da Cal, Scott Slumpff, fica de olho nas telas dos computadores em um centro de monitoramento de incêndios florestais em Moreno Valley.

(Gina Ferazzi/Los Angeles Times)

A IA monitora constantemente as imagens da câmera em busca de anomalias como fumaça e alerta o Cal Fire quando detecta algo. Uma caixa vermelha destaca a anomalia em uma tela, permitindo que as autoridades verifiquem e respondam rapidamente.

O projeto foi lançado há apenas dois meses em seis centros de comando de emergência da Cal Fire no estado. Mas a prova de conceito já teve tanto sucesso – identificando corretamente 77 incêndios antes de serem registadas quaisquer chamadas para o 911 – que em breve será implementada em todos os 21 centros.

“O sucesso deste projeto são os incêndios dos quais você nunca ouviu falar”, disse Phillip SeLegue, chefe de inteligência de incêndio da Cal Fire.

O programa faz da Cal Fire a primeira e única agência de combate a incêndios do mundo a ter tal sistema em funcionamento, disse SeLegue. Embora outras agências estejam testando ferramentas semelhantes, nenhuma alimenta diretamente os bombeiros para uma resposta imediata.

Dessa forma, a IA pode aprender com o imenso conhecimento da Cal Fire sobre atividades de incêndio, disse Neal Driscoll, diretor da ALERTCalifornia. Como o treinamento da IA ​​é baseado em um binário sim-não, cada vez que um funcionário do Cal Fire confirma que o que o sistema identificou é de fato um incêndio, ele fica muito mais inteligente.

“Esta oportunidade de fazer com que eles ensinem IA – você não pode obter melhores conhecimentos”, disse Driscoll, que também é professor de geologia e geofísica na UCSD.

Uma caixa vermelha destaca uma anomalia detectada pela inteligência artificial no Monte Laguna, no condado de San Diego.

Uma caixa vermelha destaca uma anomalia detectada pela inteligência artificial no Monte Laguna, no condado de San Diego.

(ALERTCalifórnia)

A IA já foi refinada para distinguir a fumaça de outras anomalias – como neblina e nuvens – a quilômetros de distância, disse ele. É particularmente útil em zonas rurais remotas, onde há menos pessoas por perto para denunciar fumo ou chamas.

Nos quase dois meses desde que Cal Fire recebeu acesso à IA pela primeira vez, o programa alertou a agência sobre 128 incidentes antes de 911 chamadas serem registradas – às vezes mais de 20 minutos antes, de acordo com dados fornecidos ao The Times. Destes, 77 foram confirmados como incêndios.

A rede inclui câmeras fixas, bem como câmeras com zoom panorâmico e inclinado com recursos de visão noturna no infravermelho próximo, que juntas coletam enormes petabytes de dados. Antes da implementação da IA, as filmagens eram monitoradas manualmente pelas pessoas dos centros de comando, que são naturalmente vulneráveis ​​à fadiga e ao erro humano.

“Antes disso, estaríamos monitorando várias áreas de maior risco ou atividade de incêndio”, disse SeLegue em meio ao suave brilho azul das telas dos monitores na sala de controle do Centro de Operações Interagências da Região Sul, no condado de Riverside. “Agora, em vez de olhar para aquela tela constantemente, o único momento em que seus olhos têm para olhar para cima é quando [the AI] pega alguma coisa.

Existem outros avanços também. A equipe da UCSD trabalhou com o Serviço Geológico dos EUA para mapear quase todo o estado usando a tecnologia Light Detection and Ranging (LIDAR), que fornece ao Cal Fire informações sobre a vegetação e os níveis de umidade do combustível, seca, mortalidade de árvores e outros fatores da paisagem que podem afetar comportamento do fogo.

“Assim, à medida que a temporada avança e esses combustíveis leves e chamativos mudam, o sistema vê suas mudanças e integramos isso em nosso programa de modelagem de incêndios”, disse SeLegue.

O sistema também se mostrou útil para a aplicação da lei, já que os investigadores podem usar as imagens para relembrar os primeiros momentos do início de um incêndio enquanto trabalham para determinar sua causa.

Uma tela de computador durante uma videoconferência exibe um mapa da Califórnia, vistas de áreas rurais e um homem falando

O diretor da ALERTCalifornia, Neal Driscoll, discute o sistema e o impacto que ele teve no combate a incêndios florestais durante uma videoconferência.

(Ashley Mackin-Solomon)

O programa recebe financiamento de investimentos federais, subsídios e outros patrocinadores, incluindo Cal Fire, que investiu cerca de US$ 20 milhões nos últimos quatro anos. A Cal Fire agora patrocina 201 das mais de 1.000 câmeras do estado.

Driscoll disse que poderia imaginar a tecnologia de IA sendo usada para monitorar terremotos, deslizamentos de terra, avalanches e outros perigos na Califórnia, e eventualmente se expandir para outros estados e agências.

“Queremos construir a melhor ratoeira”, disse ele. “É um clima extremo – precisamos trabalhar juntos e alavancar fundos e ativos. Esta competição nos levará a uma tecnologia melhor.”

Essa tecnologia é apenas o começo.

A NASA também está financiando pesquisas sobre aprendizado de máquina de IA e outras ferramentas para missões climáticas e científicas, disseram autoridades durante uma recente coletiva de imprensa.

A missão Surface Water Ocean Topography da agência, operada no Laboratório de Propulsão a Jato em La Cañada Flintridge, está medindo quase toda a água do planeta, enquanto seu satélite NISAR está circulando o globo para coletar imagens de radar avançadas e outros dados.

“Nos próximos dois anos, entre SWOT e NISAR, teremos duplicado a totalidade dos acervos de dados de Ciências da Terra da NASA”, disse Karen St. Germain, diretora da Divisão de Ciências da Terra da NASA. As ferramentas de inteligência artificial “se tornarão cada vez mais importantes para ajudar a gerenciar e extrair significado de seus volumes cada vez maiores de dados”.

A agência também está pesquisando aeronaves não tripuladas e drones que poderiam ajudar na resposta a emergências durante incêndios florestais, disse Huy Tran, diretor de aeronáutica do Centro de Pesquisa Ames da NASA no Vale do Silício.

“Isso nos ajudaria com o que chamamos de ‘segundo turno’”, disse Tran, querendo dizer que quando as tripulações partirem à noite, “nossas aeronaves não tripuladas e operadas remotamente com novos sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo nos permitiriam suprimir o incêndio à noite , que é quando o incêndio está relativamente calmo.”

As inovações são bem-vindas, uma vez que as alterações climáticas continuam a alimentar incêndios maiores, mais rápidos e mais frequentes na Califórnia e noutras partes do mundo. Dezoito dos 20 maiores incêndios florestais do estado ocorreram desde 2000, e o estado viu seu primeiro incêndio de um milhão de acres em 2020.

No ano passado, incêndios florestais na Califórnia mataram nove pessoas. O incêndio em Mill no condado de Siskiyou destruiu o bairro de Lincoln Heights em Weed, enquanto os incêndios em McKinney e Oak no condado de Mariposa destruíram cada um quase 200 estruturas. O incêndio na costa em Orange County destruiu pelo menos 20 casas.

Nick Schuler, vice-diretor de comunicações e conscientização de incidentes de emergência da Cal Fire, relembrou um incidente recente em que usou câmeras da ALERTCalifornia para monitorar um incêndio em Topanga a partir de um centro de comando em San Diego.

Apenas olhando para a tela, ele poderia tomar decisões informadas sobre fechamentos de estradas, cortes de serviços públicos e outras medidas de resposta críticas.

“Consegui aumentar a consciência situacional essencialmente a 240 quilômetros de onde isso aconteceu e antes que os primeiros recursos chegassem ao local”, disse ele.

Ele acrescentou que, embora existam outras agências de bombeiros experimentando IA, “elas não estão nem perto do nível de tê-la em um centro de despacho 911 – e realmente têm a capacidade de tomar decisões em frações de segundo com base nesta tecnologia emergente”.

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