Think Tanks

H τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να προβλέψει την έκταση της επόμενης δασικής πυρκαγιάς


Μια νέα τεχνική μπορεί να προβλέψει την τελική έκταση των πυρκαγιών τη στιγμή που ξεσπούν, αναφέρουν ερευνητές.

Κατασκευασμένο γύρω από έναν αλγόριθμο μηχανικής εκμάθησης, το μοντέλο μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη ως προς το αν μια πυρκαγιά θα είναι μικρή, μεσαία ή μεγάλη όταν θα έχει τελειώσει – μία γνώση χρήσιμη σε εκείνους που είναι υπεύθυνοι για την κατανομή περιορισμένων πόρων πυρόσβεσης.

«Μια χρήσιμη αναλογία είναι να εξετάσει κανείς τι κάνει κάτι viral στα κοινωνικά δίκτυα», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας Shane Coffield, διδακτορικός φοιτητής της επιστήμης των συστημάτων της γης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. «Μπορούμε να σκεφτούμε ποιες ιδιότητες ενός συγκεκριμένου tweet ή ανάρτησης θα μπορούσαν να το κάνουν να εκτοξευθεί και να γίνουν πολύ δημοφιλές – και πώς θα μπορούσατε να το προβλέψετε αυτό τη στιγμή που δημοσιεύεται ή ακριβώς προτού δημοσιευτεί».

Πολλές πυρκαγιές ταυτόχρονα

Οι ερευνητές εφάρμοσαν αυτήν τη σκέψη σε μια υποθετική κατάσταση στην οποία ξεσπούν ταυτόχρονα δεκάδες φωτιές. Ακούγεται ακραίο, αλλά αυτό το σενάριο έχει γίνει πολύ συνηθισμένο τα τελευταία χρόνια σε τμήματα των δυτικών Ηνωμένων Πολιτειών, καθώς η κλιματική αλλαγή έχει οδηγήσει σε θερμές και ξηρές συνθήκες στο έδαφος που μπορεί να θέσουν μια περιοχή σε υψηλό κίνδυνο πυρκαγιάς.

«Μόνο μερικές από αυτές τις πυρκαγιές θα γίνουν πολύ μεγάλες και θα ευθύνονται για το μεγαλύτερο μέρος της καμένης περιοχής, οπότε έχουμε αυτήν τη νέα προσέγγιση που επικεντρώνεται στην αναγνώριση συγκεκριμένων πυρκαγιών που εμφανίζουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο να ξεφύγουν από τον έλεγχο», λέει ο Coffield.

Η ομάδα χρησιμοποίησε την περιοχή της Αλάσκας ως περιοχή μελέτης, επειδή μία σειρά από ταυτόχρονες πυρκαγιές στα βόρεια δάση της έχουν πλήξει την πολιτεία την τελευταία δεκαετία, απειλώντας την ανθρώπινη υγεία και τα ευάλωτα οικοσυστήματα.

Στον πυρήνα του νέου μοντέλου είναι ένας αλγόριθμος με «δέντρο αποφάσεων». Τροφοδοτώντας τον με τα κλιματικά δεδομένα και τις σημαντικές λεπτομέρειες σχετικά με τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και τους τύπους βλάστησης που υπάρχουν γύρω από το σημείο εκδήλωσης μιας πυρκαγιάς, οι ερευνητές θα μπορούσαν να προβλέψουν την τελική έκταση μιας πυρκαγιά στο 50% των περιπτώσεων. Μια σημαντική μεταβλητή είναι η έλλειψη πίεσης ατμών – πόσο λίγη υγρασία υπάρχει στην περιοχή – κατά τις πρώτες έξι ημέρες της ύπαρξης μιας φωτιάς. Ένα δεύτερο σημαντικό θέμα για τα δάση της Αλάσκας είναι το ποσοστό των δένδρων της ποικιλίας μαύρης ερυθρελάτης.

«Τα μαύρα έλατα, τα οποία κυριαρχούν στην Αλάσκα, έχουν αυτά τα μακρiά, αδύναμα κλαδιά τα οποία έχουν σχεδιαστεί – από εξελικτική σκοπιά – για να πυροδοτήσουν φωτιές», λέει ο εκ των συγγραφέων James Randerson, καθηγητής της επιστήμης των συστημάτων της γης. «Οι σπόροι τους είναι προσαρμοσμένοι να δουλεύουν καλά σε ένα περιβάλλον μετά από πυρκαγιά, οπότε η στρατηγική τους είναι να σκοτώσουν τα πάντα γύρω τους κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς για να μειώσουν τον ανταγωνισμό για τους απογόνους τους».

Ο Randerson λέει ότι ο Coffield μπόρεσε να δείξει πως το ποσοστό μαύρων ελάτων μέσα σε ακτίνα 2,5 μιλίων από το σημείο ανάφλεξης είναι ένας σημαντικός παράγοντας για να κρίνουμε πόσο μεγάλη θα γίνει η φωτιά.

Γρήγορες προβλέψεις

Ένα πλεονέκτημα αυτής της νέας μεθόδου είναι η ταχύτητα, λέει ο Coffield. Ο αλγόριθμος «μαθαίνει» με κάθε νέο σημείο δεδομένων και μπορεί γρήγορα να καταλάβει τα κρίσιμα όρια για την αναγνώριση μεγάλων πυρκαγιών. Είναι εφικτό για τους ανθρώπους να το κάνουν αυτό χειροκίνητα ή με προσομοιώσεις σε κάθε διαφορετική πυρκαγιά, λέει, αλλά η στατιστική προσέγγιση του συστήματος μηχανικής εκμάθησης είναι «πολύ πιο γρήγορη και πιο αποτελεσματική, ειδικά για την εξέταση πολλαπλών πυρκαγιών ταυτόχρονα».

Αντιμετωπίζοντας ένα άλμα στον αριθμό των πυρκαγιών που αναμένονται κάθε εποχή, προκαλούμενο από την κλιματική αλλαγή, οι πολιτειακές και τοπικές αρχές πυρόσβεσης θα μπορούσαν να επωφεληθούν από ορισμένα πιο σύγχρονα εργαλεία και τεχνικές, σημειώνει ο Randerson. Εκτός από τις ζωές που πιθανόν να σωθούν και την προστασία της ιδιοκτησίας και των ζωτικής σημασίας υποδομών, οι προσπάθειες καταστολής πυρκαγιών θα γίνουν όλο και πιο σημαντικές για τη διατήρηση του φυσικού κόσμου.

«Σε μέρη όπως η Αλάσκα, υπάρχει ανάγκη περιορισμού των περιοχών που πλήττονται από πυρκαγιές, διότι αν συνεχίσουμε να έχουμε αυτές τις ασυνήθιστες χρονιές με τις πολλές φωτιές, θα χαθεί περισσότερος άνθρακας από το τοπίο, επιδεινώνοντας τη θέρμανση», λέει ο Ράντερσον. «Αν αφήσουμε τις φωτιές να ξεφύγουν, θα μπορούσαμε να βρεθούμε σε μια κατάσταση όπου θα υπάρχουν πολύ σημαντικές ζημίες τόσο στο κλιματικό σύστημα όσο και στα οικοσυστήματα».

Το κείμενο δημοσιεύθηκε στο world economic forum.org, σε συνεργασία με το Futurity, και συγγραφέας είναι ο Brian Bell