Los incendios forestales de 2023 en Lahaina, Hawaii, que mataron a más de 100 personas y quemaron 6,500 acres en Maui, son un ejemplo trágico de cómo la propagación de los incendios forestales puede hacer imposibles los esfuerzos de respuesta efectivos, lo que resulta en pérdidas de vidas y propiedades.
¿Qué pasaría si la tecnología pudiera ayudar a las personas a detectar incendios forestales antes? Quizás la solución ya esté en tu bolsillo: un teléfono móvil.
Investigadores de informática de la USC han desarrollado un nuevo sistema de crowdsourcing que reduce drásticamente el tiempo de mapeo de incendios forestales de horas a segundos mediante el uso de una red de teléfonos móviles de bajo costo que rastrean los incendios instalados en propiedades en áreas de alto riesgo. En simulaciones por computadora, el sistema FireLoc detectó incendios a hasta 3000 pies de distancia y cartografió con éxito incendios forestales dentro de 180 pies de su origen.
Detección de incendios forestales a los pocos segundos de su ignición
Presentado el 5 de noviembre en ACM SenSys, el artículo, titulado “FireLoc: Geolocalización multimodal de incendios forestales de baja latencia”, sirve como prueba de concepto, según los investigadores. Pero, ¿cómo funcionará en el mundo real?
“Este es un paso hacia esfuerzos más amplios para reducir los incendios forestales en el futuro”. Xiaofu
Para el usuario, es fácil. Los residentes y empresas cercanas a áreas de alto riesgo instalarán un teléfono móvil económico y resistente a la intemperie en su patio trasero o en su edificio, lo conectarán a una fuente de energía y apuntarán la cámara a los árboles y arbustos cercanos.
Detrás de escena, complejos modelos de análisis multimodal y visión por computadora procesan datos, recopilados de cámaras y sensores básicos de teléfonos, para detectar rápidamente incendios forestales, a menudo en minutos, incluso segundos, dentro del incendio.
El sistema prioriza la privacidad centrándose en áreas con mínima actividad humana y captura principalmente imágenes de vegetación y naturaleza. Las técnicas adaptativas de localización de objetos también garantizan que el sistema detecte riesgos de incendio sin fotografiar personas o casas inadvertidamente.
Convivencia sostenible con climas extremos
Para quienes viven y trabajan en espacios abiertos tradicionalmente llenos de fuentes de combustible seco, como pastos, arbustos y madera, una respuesta tan rápida puede significar la diferencia entre la vida y la muerte: estar en casa o perderla.
En el sur de California, esta tecnología puede servir como modelo sobre cómo proteger mejor a las personas y los hogares en ubicaciones de interfaz bosque-urbano (WUI), como Hollywood Hills, las montañas de Santa Mónica y el valle de San Gabriel. Es más, toda la configuración costará menos de 100 dólares, dijo el autor principal Zhao Fu, estudiante de doctorado en informática.
“FireLoc visualiza un futuro en el que brindaremos una respuesta más eficaz a los incendios forestales, un mejor apoyo a la WUI y una coexistencia más sostenible con climas extremos”, afirmó Fu. “Este es un paso hacia esfuerzos más amplios para reducir los incendios forestales en el futuro”.
El artículo fue coautor del asesor y profesor asistente de informática de Foo, Barth Raghavan, el profesor de ingeniería eléctrica e informática Peter Birrell y los estudiantes Yu Ho y Prashanth Satrao.
Pruebas sólidas en entornos de incendios forestales
Los métodos tradicionales de detección de incendios forestales, como exploradores, satélites y drones, tienen sus inconvenientes, incluidos altos costos, inconvenientes, tiempos de respuesta lentos y duración limitada de la batería. Como resultado, los bomberos a menudo dependen de la observación humana para localizar nuevos incendios, lo que dificulta determinar la ubicación exacta de un incendio.
Refiriéndose a la mortal fogata de 2018 en el norte de California, Fu dijo: “También es muy abrumador para los departamentos de bomberos, especialmente algo que se está extendiendo tan rápido como el incendio Paradise, que mató a 85 personas”.
El equipo evaluó la efectividad de su herramienta de mapeo ejecutando un simulador basado en datos del incendio Getty de 2019, que quemó 745 acres en Los Ángeles. Al adoptar un modelo 3D del mundo real de la región y simular escenarios realistas de incendios forestales, evaluaron el rendimiento general del sistema, incluida su capacidad para localizar con precisión los incendios forestales y su propagación.
Cada cámara se colocó para simular la altura típica de un segundo piso o techo residencial, que es aproximadamente 30 pies sobre el nivel del suelo. Los resultados fueron claros: al adoptar FireLoc, los investigadores detectaron con éxito más del 40 por ciento de los incendios forestales en el área objetivo con solo cuatro cámaras.
“El simulador nos permite realizar pruebas sólidas en el entorno de los incendios forestales. Podemos controlar la escalabilidad, como aumentar el número de cámaras. ¿Mejorará la precisión? ¿Mejorará la cobertura?”. Dijo Fu.
Resolución de problemas y búsqueda de soluciones.
Si bien la información de ubicación de las cámaras es increíblemente importante, el crowdsourcing juega un papel igualmente importante.. El software, que solo requiere electricidad, una conexión a Internet y un teléfono (en un soporte resistente a la intemperie), toma fotografías automáticamente cada 30 segundos.
“Al observar múltiples ubicaciones, el sistema puede optimizar cuál sería el mejor lugar para colocar cámaras adicionales para monitorear los incendios forestales”, dijo Fu.
Cuando varias cámaras detectan posible humo o fuego, transmiten esa información a un servidor en la nube que une varias imágenes utilizando modelos de elevación digitales, técnicas de visión por computadora y otras herramientas informáticas sofisticadas. Es un proceso complicado y delicado, pero no se necesitan imágenes de alta calidad, dijo Raghavan. Un algoritmo determinará dónde colocar las cámaras para optimizar la cobertura.
“Estamos combinando toda la información de las imágenes de una manera que resuelva el problema”, dijo Raghavan. “Esa es la parte de solución de nuestro artículo. Pero también replanteamos el problema, es decir, ¿cómo podemos mapear los incendios lo más rápido posible? Este artículo hace ambas cosas: replanteamos el problema y encontramos la solución”.
Hasta donde saben los investigadores, este es el primer sistema de crowdsourcing inteligente y de bajo costo diseñado específicamente para la detección de incendios forestales.
Probar el sistema en condiciones del mundo real requerirá que los miembros de la comunidad conecten teléfonos inteligentes a sus propiedades para que actúen como sensores de incendios forestales; el equipo planea futuros estudios participativos para probar esto. Si se implementa, ¿participarán los propios investigadores?
Para Fu, un entusiasta de las actividades al aire libre con un profundo amor por la naturaleza, esto es una obviedad.
“Toda mi vida he trabajado para sindicatos ecologistas y eventos medioambientales”, dijo Fu, que creció en la granja frutícola de su familia en la región tropical de Hainan, China. “Incluso cuando no puedo salir porque estoy trabajando, todavía puedo ver imágenes de árboles y plantas, y eso me hace feliz. Espero que esta tecnología ayude a proteger nuestros paisajes naturales. El cambio climático extremo lo hará”.
