Μια ομάδα ερευνητών από το University of Minnesota Twin Cities ανέπτυξε ένα πρωτοποριακό εναέριο σύστημα παρακολούθησης πυρκαγιών, με τη βοήθεια drones εξοπλισμένων με τεχνητή νοημοσύνη. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους, τα νέα αυτά drones δεν περιορίζονται στο να παρατηρούν τις στήλες καπνού από απόσταση, αλλά εισχωρούν κατευθείαν μέσα τους, συλλέγοντας δεδομένα που μέχρι σήμερα ήταν σχεδόν αδύνατον να αποκτηθούν.
Ο στόχος είναι φιλόδοξος αλλά κρίσιμος: η τρισδιάστατη χαρτογράφηση των μικροσωματιδίων που αιωρούνται στον καπνό, προκειμένου να βελτιωθούν τα μοντέλα πρόβλεψης της διασποράς τους στην ατμόσφαιρα. Τα σωματίδια αυτά μπορούν να ταξιδέψουν εκατοντάδες χιλιόμετρα από την εστία της φωτιάς, επηρεάζοντας την ποιότητα του αέρα σε πόλεις που βρίσκονται πολύ μακριά από το αρχικό μέτωπο.
Από τις δορυφορικές εικόνες στα σμήνη drones
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες βασίζονταν σε δορυφορικές παρατηρήσεις για να μελετήσουν τις πυρκαγιές και τον καπνό. Παρότι οι δορυφόροι προσφέρουν μια γενική εικόνα μεγάλης κλίμακας, έχουν υψηλό κόστος, αργούς χρόνους ανανέωσης και δεν μπορούν να αποδώσουν λεπτομέρειες σε πραγματικό χρόνο. Εδώ έρχεται η διαφορά που φέρνουν τα drones της Minneapolis.
Χάρη σε αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης και εξειδικευμένους αισθητήρες, τα drones αναγνωρίζουν τη στήλη του καπνού και την ακολουθούν εκ των έσω. Δουλεύοντας σε ομάδες, δημιουργούν τρισδιάστατους χάρτες υψηλής ανάλυσης των ρευμάτων και των σωματιδίων, επιτρέποντας στους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα την ακριβή δομή και πορεία των τοξικών νεφών.
Όπως εξηγεί ο Nikil Nrishnakumar, υποψήφιος διδάκτορας στο Minnesota Robotics Institute και κύριος συγγραφέας της έρευνας, «το πλεονέκτημα είναι ότι μπορούμε να συλλέξουμε πληροφορίες υψηλής ανάλυσης σε πολύ μεγάλες περιοχές, με πολύ χαμηλότερο κόστος σε σχέση με τα διαστημικά εργαλεία».
Η σημασία των λεπτών σωματιδίων
Τα δεδομένα που συγκεντρώνονται έχουν ιδιαίτερη αξία για την κατανόηση της συμπεριφοράς των λεπτών σωματιδίων, αυτών που παραμένουν αιωρούμενα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και μεταφέρονται από τον άνεμο σε τεράστιες αποστάσεις. Σύμφωνα με τον Jiarong Hong, καθηγητή μηχανολογίας και επιστημονικό υπεύθυνο του project, η μελέτη της σύνθεσης και της διασποράς των μικροσωματιδίων είναι απαραίτητη για την εκτίμηση των κινδύνων τόσο για τη δημόσια υγεία όσο και για το περιβάλλον.
Τα σωματίδια αυτά μπορούν να επιβαρύνουν σοβαρά το αναπνευστικό σύστημα και να αυξήσουν τις πιθανότητες εμφάνισης χρόνιων ασθενειών, ενώ παράλληλα εντείνουν τα φαινόμενα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Η δυνατότητα ακριβούς πρόβλεψης της πορείας τους αποτελεί σημαντικό εργαλείο για τις αρχές και τις υπηρεσίες πολιτικής προστασίας.
Εφαρμογές στην πράξη
Η πιο άμεση εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας αφορά τη διαχείριση εκτάκτων περιστατικών. Στις ΗΠΑ, μεταξύ 2012 και 2021, οι λεγόμενες «ελεγχόμενες καύσεις» –μια πρακτική που χρησιμοποιείται για την πρόληψη μεγαλύτερων πυρκαγιών– οδήγησαν σε 43 περιστατικά ανεξέλεγκτης φωτιάς. Η χρήση drones που παρέχουν ακριβέστερες προβλέψεις για την εξάπλωση του καπνού θα μπορούσε να μειώσει δραστικά αυτούς τους κινδύνους, κάνοντας την πρακτική πιο ασφαλή.
Παράλληλα, οι ερευνητές αξιοποίησαν την τεχνική Digital Inline Holography, ώστε να χαρακτηρίσουν με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τα σωματίδια. Η προσθήκη αυτών των δεδομένων εμπλουτίζει περαιτέρω τα μοντέλα προσομοίωσης, αυξάνοντας την αξιοπιστία τους.
Πέρα από τις πυρκαγιές
Οι δυνατότητες αυτών των drones δεν περιορίζονται μόνο στις δασικές πυρκαγιές. Η τεχνολογία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και στη μελέτη άλλων πολύπλοκων ατμοσφαιρικών φαινομένων, όπως οι αμμοθύελλες, οι ηφαιστειακές εκρήξεις ή ακόμα και η αστική ρύπανση. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, η ανάγκη για άμεση και ακριβή πληροφόρηση είναι τεράστια.
Η ομάδα του University of Minnesota εργάζεται ήδη πάνω σε νέα μοντέλα drones κάθετης απογείωσης με σταθερά φτερά (VTOL), τα οποία θα έχουν τη δυνατότητα πτήσης διάρκειας άνω της μίας ώρας και κάλυψης ακόμη μεγαλύτερων περιοχών. Με αυξημένη αντοχή, αυτά τα drones θα είναι ιδανικά για εκτεταμένες αποστολές παρακολούθησης.
[via]
