Agências federais usam drones para mapear incêndios, encontrar pontos críticos e provocar queimaduras, e os pesquisadores estão testando robôs em terrenos acidentados e inteligência artificial em previsões de comportamento de fogo e fumaça.
Durante o incêndio em Sand Creek, que ardeu desde o início de agosto no sudoeste de Montana, o terreno difícil e as árvores enfraquecidas pelo fogo representaram perigos para as equipes que procuravam áreas ainda fumegantes em encostas íngremes depois que o incêndio passou. Assim, em vez de depender apenas dos bombeiros para encontrar brasas escondidas, os bombeiros usaram aeronaves não tripuladas para procurar fontes de calor.
A operação faz parte de uma mudança tecnológica mais ampla em curso na resposta a incêndios florestais. O Serviço Florestal dos EUA está avaliando robôs de combate a incêndios no terreno, e os pesquisadores estão explorando como a inteligência artificial poderia ajudar a prever onde os incêndios florestais irão ocorrer e com que rapidez os incêndios se espalharão. Agências federais já usam drones para mapear incêndios, detectar pontos críticos e iniciar queimadas prescritas, e estão testando sua capacidade de lançar espuma e água de combate a incêndios sobre as chamas.
“Os drones são agora uma ferramenta crítica na resposta federal a incêndios florestais, fornecendo imagens infravermelhas em tempo real para mapear perímetros de incêndio, detectar pontos críticos e monitorar terrenos perigosos ou inacessíveis, o que ajuda os bombeiros a tomar decisões táticas mais seguras e rápidas”, disse Meredith Hollowell, assessora de imprensa do Serviço Florestal, em comunicado ao Naturlink.
A Administração Federal de Aviação disse que os drones fornecem consciência situacional em tempo real, detectando pontos críticos, mapeando perímetros de incêndio e auxiliando nos esforços dos bombeiros em ambientes perigosos.
Mas os drones não são mais usados apenas para observar incêndios de cima.
Durante as operações de ignição aérea em que os gestores de incêndios queimam intencionalmente a vegetação para expandir as linhas de controlo ou remover combustíveis antes que o fogo principal os atinja, as aeronaves não tripuladas podem reduzir a exposição dos pilotos ou bombeiros a algumas condições de alto risco, disse Hollowell.
A tecnologia tornou-se suficientemente estabelecida para que as agências federais tenham agora posições específicas para pilotos, gestores, líderes de módulos e especialistas em dados de UAS, bem como procedimentos para encomendar recursos de drones para incidentes de incêndios florestais.
Robôs na Fireline?
O Serviço Florestal também está testando veículos terrestres não tripulados que podem transportar equipamentos em terrenos acidentados, disse Hollowell. Os robôs terrestres oferecem vantagens semelhantes aos drones aéreos: permitem que as máquinas executem tarefas em locais onde as pessoas podem enfrentar perigos desnecessários, como queda de árvores, terrenos íngremes e acidentados com potencial para quedas perigosas e mudanças rápidas no comportamento do fogo. Mas embora os drones aéreos já façam parte das operações federais contra incêndios florestais, os robôs continuam a ser uma tecnologia emergente que está a ser testada para possível utilização futura.
O Serviço Florestal também está a testar veículos terrestres autónomos que poderão transportar equipamentos e abastecimentos para áreas onde os veículos convencionais ou o transporte manual podem ser difíceis ou inseguros. Em junho, a agência e os seus parceiros testaram veículos robóticos em terrenos acidentados na Geórgia, concebidos para replicar as condições encontradas durante as operações contra incêndios florestais.
Esperava-se que os veículos transportassem cargas úteis de até 800 libras, incluindo pacotes de mangueiras de incêndio, ferramentas manuais pesadas, recipientes de água e suprimentos médicos. Os avaliadores testaram sua capacidade de navegar em estradas rochosas, terrenos irregulares e encostas enquanto transportavam cargas operacionais.
Embora a tecnologia ainda não esteja pronta para operações rotineiras de incêndios florestais, Charlie Gray, oficial de gerenciamento distrital de incêndios do Serviço Florestal, disse que ela se mostra promissora na redução da exposição dos bombeiros ao risco enquanto leva equipamentos e suprimentos para a linha de fogo.
Drones artificialmente inteligentes
Hollowell disse que o Serviço Florestal espera avanços em sistemas aéreos não tripulados habilitados para IA, combinados com modelos aprimorados de comportamento de incêndio e dados de satélites, câmeras e modelos meteorológicos para revolucionar a detecção e rastreamento de incêndios florestais, a eficiência de supressão e a segurança dos bombeiros.
Os investigadores já estão a examinar as vantagens potenciais da combinação de drones com inteligência artificial.
Phinehas Lampman, pesquisador da Universidade de Idaho, desenvolveu um sistema usando imagens infravermelhas térmicas coletadas por drones e modelos de aprendizado de máquina para analisar o comportamento do fogo e prever a taxa de propagação do fogo. Lampman passou sete anos trabalhando em equipes de motores e de destaque para a Associação Protetora de Madeira Clearwater-Potlatch e o Serviço Florestal antes de se dedicar à pesquisa, de acordo com sua biografia da Universidade de Idaho.
O estudo de Lampman, publicado em maio no Jornal Internacional de Incêndios Florestaisfocado em três medidas do comportamento do fogo: taxa de propagação, intensidade da linha de fogo e potência radiativa. Os pesquisadores pilotaram repetidamente um drone equipado com um sensor infravermelho térmico sobre um incêndio prescrito em pastagens e usaram as imagens para gerar medições de alta resolução dessas características.
Lampman e seus colegas usaram os dados coletados por drones para treinar modelos de aprendizado de máquina para prever a rapidez com que o fogo se espalharia. Os modelos tiveram um bom desempenho ao fazer previsões de curto prazo durante o experimento, relataram os pesquisadores. Drones que podem coletar observações diretamente de um incêndio para sistemas de aprendizado de máquina analisarem suas previsões sobre o que o incêndio poderá fazer a seguir podem ser uma adição valiosa à caixa de ferramentas dos comandantes de incidentes.
Atualmente, os gestores de incêndios tomam decisões utilizando múltiplas fontes de informação, incluindo boletins meteorológicos, mapas, observações dos bombeiros e informações aéreas de aviões e helicópteros.
“A maioria dos comandantes de incidentes em campo confia em sua vasta experiência para avaliar e, em última análise, prever o movimento dos incêndios florestais”, disse Lampman em um artigo de agosto publicado pela Universidade de Idaho.
Mas embora as aeronaves convencionais possam fornecer informações críticas, não podem operar em todas as condições.
“Às vezes, esses meios aéreos estão aterrados ou a visibilidade é muito fraca”, disse Lampman. “Mas os drones geralmente ainda podem voar e coletar informações.”
Isso poderia tornar os drones úteis não apenas como outro par de olhos sobre um incêndio, mas também como fonte de dados para modelos projetados para estimar o comportamento do fogo.
A pesquisa de Lampman continua sendo uma prova de conceito, e ainda não existe nenhum sistema de IA em que os gestores de incêndios possam confiar para prever com precisão o movimento de um incêndio florestal. Mas os bombeiros federais já estão a olhar para um futuro em que os drones, a inteligência artificial e outras tecnologias possam trabalhar em conjunto para fornecer aos bombeiros mais informações e, ao mesmo tempo, reduzir a sua exposição a situações perigosas.
“Olhando para o futuro, espera-se que os avanços nos sistemas UAV habilitados para IA, a melhoria da modelagem do comportamento do fogo e o uso expandido de ferramentas de apoio à decisão, juntamente com a integração de satélites, câmeras e modelos meteorológicos, melhorem a detecção precoce, o rastreamento, a eficiência de supressão e a segurança dos bombeiros”, disse Hollowell, do Serviço Florestal dos EUA.
Os pesquisadores também estão explorando como os dados coletados por drones poderiam melhorar os modelos de fumaça de incêndios florestais e seus efeitos potenciais nas pessoas na direção do vento.
“Os UAS fornecem acesso crítico a investigadores que estão a expandir a nossa compreensão das relações entre o comportamento do fogo e as emissões de fumo em tempo real”, disse Leda Kobziar, professora de ciência dos incêndios florestais na Universidade de Idaho e co-autora do estudo, num e-mail para Naturlink. “Essas relações são fundamentais para construir e melhorar modelos (incluindo modelos de IA) que podem nos ajudar a prever a quais tipos de micróbios e concentrações de fumaça transmitidos pela fumaça esperaríamos que as pessoas na direção do vento estivessem expostas.”
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