Os robôs aéreos equipados com AI ajudam a rastrear e modelar a fumaça de incêndio selvagem

Pesquisadores das cidades gêmeas da Universidade de Minnesota desenvolveram robôs aéreos equipados com inteligência artificial (IA) para detectar, rastrear e analisar plumas de fumaça de incêndios selvagens. Essa inovação pode levar a modelos de computador mais precisos que melhorarão as previsões da qualidade do ar para uma ampla gama de poluentes.

A pesquisa foi publicada recentemente em Ciência do ambiente total.

De acordo com um relatório de 2024 Associated Press, 43 incêndios florestais resultaram de 50.000 queimaduras prescritas entre 2012 e 2021, criando a necessidade de melhores ferramentas de gerenciamento de fumaça.

As ferramentas de simulação anteriores trabalharam para modelar o comportamento de partículas de fogo e fumaça, mas ainda havia limitações na coleta precisa de dados, modelagem e as ferramentas de campo atuais para observar essas plumas de fumaça. Neste artigo, os pesquisadores abordaram os desafios ao modelar com precisão como as partículas de fumaça se comportam e se espalharam durante incêndios florestais e queimaduras prescritas.

“Um passo importante é entender a composição das partículas de fumaça e como elas se dispersam”, disse Jiarong Hong, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Minnesota e autor sênior no jornal. “Partículas menores podem viajar mais longe e permanecer suspensas por mais tempo, impactando regiões longe do incêndio original”.

Usando um enxame de robôs aéreos guiados por IA, eles foram capazes de capturar vários ângulos das plumas de fumaça para criar reconstruções 3D de plumas de fumaça e analisar padrões de fluxo. Ao contrário dos drones tradicionais, esses robôs aéreos podem identificar fumaça e navegar nele para coletar dados.

“Essa abordagem permite a coleta de dados de alta resolução em grandes áreas-a um custo menor que as ferramentas baseadas em satélite”, disse Nikil Nrishnakumar, assistente de pesquisa de pós-graduação do Minnesota Robotics Institute da Universidade de Minnesota e primeiro autor do artigo. “Ele fornece dados críticos para melhorar simulações e informar a resposta a riscos”.

A tecnologia econômica tem potencial além dos incêndios florestais e pode ser adaptada para tempestades de areia, erupções vulcânicas e outros riscos no ar. O próximo objetivo da equipe é traduzir a pesquisa em ferramentas práticas para detecção e mitigação de incêndio precoce.

“A identificação precoce é fundamental”, disse Hong. “Quanto mais cedo você puder ver o fogo, mais rápido poderá responder.”

Anteriormente, a equipe desenvolveu um sistema de drones autônomos, equipado com visão computacional a bordo e sensores para detectar e rastrear plumas de fumaça de incêndios selvagens em tempo real. Com base nisso, eles agora estarão focados no rastreamento de plumas eficientes e na caracterização de partículas usando holografia em linha digital com sistemas multi-drones coordenados. Eles também estão trabalhando na integração de um tipo de drone, chamado VTOL de asa fixa (decolagem vertical e pouso), que pode decolar sem uma pista e pode voar por mais de uma hora para missões de vigilância de alcance prolongado.

Além de Hong e Nrishnakumar, a equipe incluía Shashank Sharma e Srijan Kumar Pal do Minnesota Robotics Institute. Este trabalho foi realizado com a ajuda do Laboratório de Santo Anthony Falls.