Talento

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

Durante a temporada de incêndios florestais, os californianos se familiarizaram intimamente com os céus 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 é que há muito mais na resposta e prevenção a incêndios florestais do que apenas apagar incêndios e derrubar árvores. 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 incêndios florestais na Califórnia


Os bombeiros chegam ao local do incêndio 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
vulneráveis ​​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 estão afetando nosso planeta”, disse Derek Fong , engenheiro de pesquisa sênior e professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. “Reconhecemos que as pessoas sabem muito menos sobre incêndios florestais do que sobre água e outras questões ambientais. Incêndios florestais não são algo que você pode aprender olhando uma sinopse de uma página sobre um projeto proposto. Nós realmente precisávamos expor os alunos à vasta gama de problemas relacionados a incêndios florestais, desde a previsão até a prevenção, educação dos proprietários, 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 indústria, incluindo membros do CAL FIRE.

“Os projetos não envolvem apenas olhar para imagens de satélite, fazer cálculos matemáticos e fazer codificação. Existem questões de estudos sociais, questões médicas, leis e ética e questões políticas que precisam ser consideradas ”, disse Fong. “Todos os hackathons que fizemos até agora foram de natureza muito interdisciplinar. Esses são problemas do tipo 'cidadãos 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 informática da CAL FIRE.

“Esses alunos de Stanford entendem que os incêndios florestais são um problema multidimensional”, disse Song. “Os projetos trouxeram novos aspectos e diferentes dimensões 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 obtém dados de censo e tráfego para modelar o fluxo de evacuação em diferentes rotas e em vários estágios de evacuação.

“Em algumas das palestras em sala de aula, ouvimos muito sobre como algumas cidades na Califórnia têm planos de evacuação, enquanto outras não”, disse Seagrist, graduado pelo programa de mestrado de Stanford em engenharia ambiental. “Em caso de incêndio, realmente não há padronização para esses planos, então existem diferentes níveis de preparação e prontidão para cada cidade.”

A equipe da ferramenta LIFE foi inspirada por esse problema e queria simular o fluxo de tráfego durante as evacuações. Sua ferramenta, que pode ser usada por socorristas em campo e por comitês de planejamento antes de um incêndio, combina perímetro de incêndio e dados ambientais com dados de tráfego 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 esforço em diferentes projetos escolares e faz os alunos pensarem em resolver alguns desses problemas. É bom não apenas para controlar incêndios, 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 incêndios florestais, a equipe por trás do Project Firesafe agrupou dados de vulnerabilidade social dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) em cima de modelos de propagação de incêndios para identificar as comunidades em maior risco em tempo real.

“Os dados de vulnerabilidade social do CDC são uma série de diferentes variáveis ​​que afetam o bem-estar de alguém, desde a renda até a idade e a capacidade de falar línguas diferentes. Escolhemos os fatores que consideramos mais relevantes para a evacuação do incêndio florestal ”, disse Sieber, um aluno de mestrado do Programa Interdisciplinar Emmett em Meio Ambiente e Recursos da Stanford Earth e da Escola de Pós-Graduação em Negócios da Stanford Earth .

A ferramenta ocupa pequenas áreas de meio quilômetro por meio de quilômetro, prevê o risco de queimadura usando técnicas de inteligência artificial e, em seguida, camadas em fatores de vulnerabilidade social selecionados. O resultado final é uma visualização que qualquer socorrista ou planejador de resposta pode usar facilmente.

CAL FIRE e outros planejadores de resposta podem usar esses dados para tomar decisões estratégicas cruciais. Por exemplo, mais intérpretes podem ser enviados para bairros onde o espanhol é a língua dominante ou mais ônibus e outros meios de evacuação podem estar disponíveis em áreas onde o número de proprietários de automóveis é baixo.

“Estamos nos concentrando em variáveis ​​que têm intervenções e estratégias 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 crítica de avaliar o risco de incêndio florestal para as comunidades”, disse Song do CAL FIRE.

Olhando para o futuro dos incêndios florestais

Esses projetos são apenas os primeiros passos em direção a inovações nas práticas de resposta a incêndios florestais, mas são primeiros passos substanciais, disse Song. Agora, o foco é trabalhar mais de perto com a CAL FIRE para colocar as ideias dos alunos em prática e alinhá-las com os objetivos maiores da agência.

“Um dos nossos maiores objetivos é criar uma simulação de incêndio que possa prever para onde o fogo irá em tempo real e em até 5 a 6 horas no futuro. Gostaríamos de ter algum software que use IA para monitorar nossas câmeras de satélite 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 é encontrar o problema e sua causa raiz ”, acrescentou. “Eles fornecem soluções para nos ajudar que são muito esclarecedoras porque têm diferentes ângulos de abordagem onde o CAL FIRE está frequentemente ocupado com muitos incêndios. 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 métodos melhores. ”

 

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