Walka z pożarami – czy satelity i sztuczna inteligencja uratują australijski busz?

Australia jest jednym z najbardziej podatnych na pożary krajów na świecie. Co roku odnotowuje się tutaj ok. 60 tys. przypadków zaprószenia ognia. Nic dziwnego, że walka z pożarami stała się narodowym priorytetem i angażuje ogromne środki finansowe oraz elitarne instytuty naukowe. Nowy, innowacyjny pomysł zapobiegania katastrofom opracował właśnie Uniwersytet Południowej Australii. Na czym polega przełom?

Walka z pożarami to walka z czasem

O rozniecenie ognia w suchym klimacie australijskiego buszu zawsze było łatwo. Obecnie niebezpieczeństwo nasila się wraz ze zmianą klimatu, która jest przyczyną przedłużających się susz na całym świecie. Narodowy Uniwersytet Australii prognozuje, że wkrótce kontynent może dotknąć susza, która będzie utrzymywała się nawet 20 lat!

Szkody wyrządzone przez pożar zależą oczywiście od jego skali. Aby jednostki straży pożarnej mogły w porę opanować ogień, potrzebują możliwie najszybszego systemu informowania o zarzewiach. Dotychczas wykrywanie pożarów opierało się na danych z satelit stacjonarnych oddalonych 34 tys. km od Ziemi oraz satelit krążących po orbicie w odległości 500-900 km. Te pierwsze dostarczają obrazów z częstotliwością co 10 minut, ale są one niewystarczająco ostre, aby zauważyć mały ogień. Te drugie oferują doskonałą jakość obrazu, jednak z powodu ciągłego ruchu informacje nadchodzą z opóźnieniem nawet 6 godzin. Walka z pożarami rozpoczyna się już więc na straconej pozycji.

Pomoc z kosmosu: małe satelity i sztuczna inteligencja

Aby sprostać klimatycznym wyzwaniom naukowcy z Uniwersytetu Południowej Australii we współpracy z Uniwersytetem Swinburne oraz centrum badawczym SmartSat CRC opracowali algorytm, który umożliwi umieszczonej w satelicie sztucznej inteligencji przetwarzanie uzyskanych obrazów w trybie natychmiastowym. W rezultacie wykrywanie pożarów będzie 500 razy szybsze niż przy zastosowaniu dotychczasowych, konwencjonalnych technologii. Danych nie trzeba będzie już ściągać na Ziemię i przetwarzać z opóźnieniem. Wykrycie ognia będzie możliwe w ciągu godziny od jego wzniecenia, co umożliwi naziemnym ekipom znacznie szybsze reagowanie.

W projekcie wykorzystany zostanie pierwszy australijski satelita typu CubeSat, Kanyini. Mowa o małym modułowym satelicie, którego czujnik będzie w stanie identyfikować światło odbijane od powierzchni Ziemi różnymi długościami fal, generując szczegółowe mapy terenu. W porównaniu z klasyczną analizą zdjęć satelitarnych, system umożliwi redukcję objętości ściąganych z kosmosu danych do zaledwie 16 proc. przy ograniczeniu zużycia energii o 69 proc.

Walka z pożarami to nie jedyne zadanie, w którego realizacji pomoże Kanyini, uzbrojony w sztuczną inteligencję. Według pomysłodawców, system będzie również w stanie wykrywać inne naturalne katastrofy oraz oceniać jakość wody i efektywność gospodarowania gruntami. Jego wprowadzenie na orbitę planowane jest na rok 2025. Póki co, system wykorzystuje pojawiające się na bieżąco w Australii pożary do tzw. uczenia maszynowego. Ten trening usprawni proces wykrywania ognia, pomagając modelowi prawidłowo odróżniać np. dym od chmur.

Dlaczego walka z pożarami w Australii jest tak istotna?

Fala pożarów, która przetoczyła się przez Australię w latach 2019-2020, ogarnęła 15 mln ha lądu i zabiła dziesiątki ludzi oraz około miliarda zwierząt. Kataklizm był oczywiście skutkiem długotrwałej suszy i rekordowo wysokich temperatur, a oba te zjawiska będą się nasilać.

Według badania opublikowanego w Science Advances kolosalne ilości dymu w atmosferze spowodowały wystąpienie trzyletniego epizodu dominacji fenomenu La Nina nad tropikalną częścią Oceanu Spokojnego. W rezultacie w wielu częściach świata zaobserwowano ekstremalne zjawiska pogodowe – w Afryce miliony ludzi zmarły z powodu wyjątkowo dotkliwej suszy, zaś w Pakistanie ponad tysiąc osób zginęło z powodu katastrofalnych powodzi.

System wczesnego ostrzegania, jeśli okaże się tak skuteczny, jak obiecują jego twórcy, może więc mieć wpływ nie tylko na samą Australię, ale i na globalny klimat. Walka z pożarami ma także ogromne znaczenie dla zdrowia ludzkiego – chmury dymu z palących się lasów to mieszanka niebezpiecznych substancji, takich jak pyły PM2,5, dwutlenek azotu, węglowodory aromatyczne, a nawet związki ołowiu. Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) skutki fizyczne ekspozycji na dym mogą powodować podrażnienia oczu i dróg oddechowych, ale także zapalenie oskrzeli, zaostrzenie objawów astmy, zwiększenie ryzyka niewydolności serca, a nawet przedwczesną śmierć. Najbardziej narażone są oczywiście społeczności żyjące w najbliższym sąsiedztwie pożarów.