Los científicos australianos están cada vez más cerca de detectar incendios forestales en un tiempo récord gracias a los satélites Cube con inteligencia artificial a bordo que ahora pueden procesar imágenes desde el espacio 500 veces más rápido que el procesamiento tradicional en tierra.
Los investigadores de teledetección e informática han superado las limitaciones de procesar y comprimir grandes cantidades de imágenes hiperespectrales a bordo de pequeños satélites cúbicos de alto costo antes de enviarlas de regreso a la Tierra para su análisis, ahorrando tiempo y energía valiosos.
El avance, que utiliza inteligencia artificial, significa que los incendios forestales pueden detectarse desde el espacio, incluso antes de que se establezcan y generen grandes cantidades de calor, lo que permitirá a los equipos de tierra responder más rápidamente y evitar la pérdida de vidas y propiedades.
Un proyecto financiado por SmartSat CRC y dirigido por la Universidad de Australia del Sur (UniSA) para desarrollar un sistema de detección temprana de humo de incendios energéticamente eficiente para el primer satélite cúbico de Australia del Sur, Kanyini, utiliza la última tecnología de inteligencia artificial a bordo.
La misión Kanini es una colaboración entre el gobierno de Sudáfrica, SmartSat CRC y socios de la industria para enviar un satélite CubeSat de 6 U a la órbita terrestre baja para detectar incendios forestales y monitorear la calidad del agua continental y costera.
Equipado con un generador de imágenes hiperespectral, el sensor satelital captura la luz reflejada desde el suelo en diferentes longitudes de onda para producir mapas de superficie detallados para una variedad de aplicaciones, incluido el monitoreo de incendios forestales, la evaluación de la calidad del agua y la gestión del uso de la tierra.
El investigador principal, geocientífico de UniSA, el Dr. Stephen Peters, dice que tradicionalmente los satélites de observación de la Tierra no han tenido la capacidad de procesamiento a bordo para analizar imágenes complejas de la Tierra tomadas desde el espacio en tiempo real.
Su equipo, que incluye científicos de UniSA, la Universidad Tecnológica de Swinburne y Geoscience Australia, ha superado esto creando un modelo de IA liviano que simula el procesamiento a bordo, el consumo de energía y el almacenamiento de datos disponibles de los satélites cúbicos.
En comparación con el procesamiento en tierra de imágenes satelitales hiperespectrales para la detección de incendios, el modelo de IA a bordo redujo el volumen de datos descargados al 16% de su tamaño original y consumió un 69% menos de energía.
El modelo de IA a bordo también detectó humo de fuego 500 veces más rápido que el procesamiento convencional en tierra.
“El humo suele ser lo primero que se puede ver desde el espacio antes de que el fuego se caliente y los sensores puedan identificarlo, por lo que la detección temprana es fundamental”, dice el Dr. Peters.
Para demostrar el modelo de IA, utilizaron imágenes satelitales simuladas de recientes incendios forestales en Australia, utilizando aprendizaje automático para entrenar el modelo para detectar humo en la imagen.
“Para la mayoría de los sistemas de sensores, sólo una fracción de los datos recopilados contiene información relevante para el objetivo de la misión. Como los datos no pueden procesarse a bordo de satélites grandes, todos deben enviarse a la Tierra. Hasta donde se analizan, ocupa mucho espacio y energía”.
Utilizando un incidente de incendio pasado en Coorong como estudio de caso, el enfoque de IA canina artificial a bordo tardó menos de 14 minutos en detectar humo y transmitir los datos a una estación terrestre en el Polo Sur.
“Esta investigación muestra que la IA a bordo tiene ventajas significativas sobre el procesamiento tradicional en tierra”, dice el Dr. Peters. “Esto no sólo resultará muy valioso en caso de incendios forestales, sino que también servirá como sistema de alerta temprana para otros desastres naturales”.
El equipo de investigación espera demostrar un sistema de detección de incendios con IA a bordo en órbita cuando la misión Kunini entre en funcionamiento en 2025.
“Una vez que resolvamos cualquier problema, esperamos comercializar la tecnología y utilizarla en la constelación CubeSat, cuyo objetivo es contribuir a la detección temprana de incendios en una hora”.
Un vídeo que explica la investigación también está disponible aquí:
