Talento

Estudantes de Stanford ajudam CAL FIRE a repensar a resposta a incaªndios florestais usando ciência de dados e manãtodos de IA
Os alunos de Stanford atendem a essa necessidade enfrentando com sucesso alguns dos maiores problemas do gerenciamento de incaªndios florestais com novas perspectivas.
Por Isabel Swafford - 05/09/2021

Durante a temporada de incaªndios florestais, os californianos se familiarizaram intimamente com os canãus laranja e vermelho, piorando a qualidade do ar e, em alguns casos, a devastação em toda a comunidade. Mas o que algumas pessoas podem não perceber éque hámuito mais na resposta e prevenção a incaªndios florestais do que apenas apagar incaªndios e derrubar a¡rvores. Como parte do  2020 Big Earth Hackathon , os projetos dos alunos buscaram abordar algumas dessas complexidades e dois foram selecionados para uma futura colaboração com a CAL FIRE, a principal organização que responde a incaªndios florestais na Califa³rnia


Os bombeiros chegam ao local do incaªndio Dixie, ainda queimando hoje, que ultrapassou
mais de 844.000 hectares queimados. Os projetos dos alunos de Stanford podem ajudar os
socorristas a rastrear e prever a propagação do fogo, avaliar comunidades
vulnera¡veis ​​próximas e planejar procedimentos de evacuação
eficazes. (Crédito da imagem: CAL FIRE)

“O Big Earth Hackathons tem como objetivo apresentar soluções inovadoras para problemas que estãoafetando nosso planeta”, disse Derek Fong , engenheiro de pesquisa saªnior e professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. “Reconhecemos que as pessoas sabem muito menos sobre incaªndios florestais do que sobre águae outras questões ambientais. Incaªndios florestais não são algo que vocêpode aprender olhando uma sinopse de uma pa¡gina sobre um projeto proposto. Na³s realmente precisa¡vamos expor os alunos a  vasta gama de problemas relacionados a incaªndios florestais, desde a previsão atéa prevenção, educação dos proprieta¡rios, questões de equidade ou mesmo ramificações políticas. ”

Então, Fong, junto com a colaboradora Margot Gerritsen , professora de engenharia de recursos de energia na Escola de Ciências da Terra, Energia e Ambientais de Stanford (Stanford Earth), criou uma classe complementar para fornecer aos alunos do hackathon mais tempo para trabalhar em seus projetos, bem como um ambiente estruturado para aprender com os especialistas visitantes da indaºstria, incluindo membros do CAL FIRE.

“Os projetos não envolvem apenas olhar para imagens de satanãlite, fazer ca¡lculos matema¡ticos e fazer codificação. Existem questões de estudos sociais, questões médicas, leis e anãtica e questões políticas que precisam ser consideradas ”, disse Fong. “Todos os hackathons que fizemos atéagora foram de natureza muito interdisciplinar. Esses são problemas do tipo 'cidada£os do planeta Terra'. ”

Fong e Gerritsen convidaram especialistas de várias áreas para trabalhar com os alunos em seus projetos, e dois projetos de alunos se destacaram em particular para Jay Song, diretor de informa¡tica da CAL FIRE.

“Esses alunos de Stanford entendem que os incaªndios florestais são um problema multidimensional”, disse Song. “Os projetos trouxeram novos aspectos e diferentesDimensões em suas soluções porque eles não tiveram medo de pensar fora da caixa.”

Os dois projetos escolhidos pela CAL FIRE foram: Ferramenta Live Interactive Fire Evacuation (LIFE) de Jack Seagrist, Yash Gaur e Hunter Johnson; e o Projeto Firesafe de Hannah Sieber, William Steenbergen, Joanna Klitzke e Will Ross.

Ferramenta Live Interactive Fire Evacuation (LIFE)



Uma visão geral de como a ferramenta LIFE obtanãm dados de censo e tra¡fego para modelar o fluxo de evacuação em diferentes rotas e em vários esta¡gios de evacuação.

“Em algumas das palestras em sala de aula, ouvimos muito sobre como algumas cidades na Califórnia tem planos de evacuação, enquanto outras não”, disse Seagrist, graduado pelo programa de mestrado de Stanford em engenharia ambiental. “Em caso de incaªndio, realmente não hápadronização para esses planos, então existem diferentes na­veis de preparação e prontida£o para cada cidade.”

A equipe da ferramenta LIFE foi inspirada por esse problema e queria simular o fluxo de tra¡fego durante as evacuações. Sua ferramenta, que pode ser usada por socorristas em campo e por comitaªs de planejamento antes de um incaªndio, combina pera­metro de incaªndio e dados ambientais com dados de tra¡fego e população para avaliar e sugerir as melhores rotas de evacuação para várias comunidades.

“Esta foi uma das minhas aulas favoritas em Stanford”, disse Seagrist. “Foi muito legal ver como o CAL FIRE coloca muito tempo e esfora§o em diferentes projetos escolares e faz os alunos pensarem em resolver alguns desses problemas. a‰ bom não apenas para controlar incaªndios, mas também para ajudar os alunos a usar algumas das habilidades que estamos cultivando em sala de aula. ”

Projeto Firesafe

Motivada pela natureza interdisciplinar das operações de incaªndios florestais, a equipe por trás do Project Firesafe agrupou dados de vulnerabilidade social dos Centros de Controle e Prevenção de Doena§as (CDC) em cima de modelos de propagação de incaªndios para identificar as comunidades em maior risco em tempo real.

“Os dados de vulnerabilidade social do CDC são uma sanãrie de diferentes varia¡veis ​​que afetam o bem-estar de alguém , desde a renda atéa idade e a capacidade de falar la­nguas diferentes. Escolhemos os fatores que consideramos mais relevantes para a evacuação do incaªndio florestal ”, disse Sieber, um aluno de mestrado do Programa Interdisciplinar Emmett em Meio Ambiente e Recursos da Stanford Earth e da Escola de Pa³s-Graduação em Nega³cios da Stanford Earth .

A ferramenta ocupa pequenas áreas de meio quila´metro por meio de quila´metro, prevaª o risco de queimadura usando técnicas de inteligaªncia artificial e, em seguida, camadas em fatores de vulnerabilidade social selecionados. O resultado final éuma visualização que qualquer socorrista ou planejador de resposta pode usar facilmente.

CAL FIRE e outros planejadores de resposta podem usar esses dados para tomar decisaµes estratanãgicas cruciais. Por exemplo, mais intanãrpretes podem ser enviados para bairros onde o espanhol éa la­ngua dominante ou mais a´nibus e outros meios de evacuação podem estar disponí­veis em áreas onde o número de proprieta¡rios de automa³veis ébaixo.

“Estamos nos concentrando em varia¡veis ​​que tem intervenções e estratanãgias claras que podem ser implementadas”, disse Sieber.

O Projeto Firesafe “tocou um possí­vel ponto cego e apontou um fator vital que deve ser considerado na tomada de decisão cra­tica de avaliar o risco de incaªndio florestal para as comunidades”, disse Song do CAL FIRE.

Olhando para o futuro dos incaªndios florestais

Esses projetos são apenas os primeiros passos em direção a inovações nas prática s de resposta a incaªndios florestais, mas são primeiros passos substanciais, disse Song. Agora, o foco étrabalhar mais de perto com a CAL FIRE para colocar as ideias dos alunos em prática e alinha¡-las com os objetivos maiores da agaªncia.

“Um dos nossos maiores objetivos écriar uma simulação de incaªndio que possa prever para onde o fogo ira¡ em tempo real e em até5 a 6 horas no futuro. Gostara­amos de ter algum software que use IA para monitorar nossas ca¢meras de satanãlite e prever a propagação do fogo ”, disse Song.

CAL FIRE tem planos para continuar a cooperação com Stanford para desenvolver ferramentas de IA para avaliar o risco de queima e propagação do fogo, Song disse.

“Os alunos são muito, muito apaixonados. O objetivo deles éencontrar o problema e sua causa raiz ”, acrescentou. “Eles fornecem soluções para nos ajudar que são muito esclarecedoras porque tem diferentes a¢ngulos de abordagem onde o CAL FIRE estãofrequentemente ocupado com muitos incaªndios. Estamos constantemente focando externamente para a resposta ao fogo, mas os alunos podem olhar para dentro de diferentes pontos de vista para ajudar a desenvolver manãtodos melhores. ”

 

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