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加州山火肆虐!用AI預(yù)測與定位火災(zāi)迫在眉睫

   日期:2018-11-25     瀏覽:879    
近日一場森林大火摧毀了美國加州,它迫使洛杉磯西部和東部大約數(shù)萬居民撤離。許多人希望利用AI來預(yù)測或確定火災(zāi)位置和蔓延路徑。但機(jī)器學(xué)習(xí)和新數(shù)據(jù)收集工具的結(jié)合是否可以提前警告消防員火災(zāi),幫助應(yīng)急人員更有效地撤離地區(qū),甚至挽救生命,這仍需很長的時(shí)間來進(jìn)行探索檢驗(yàn)。



今年加州的野火已經(jīng)蔓延了數(shù)十萬英畝,當(dāng)?shù)鼐用癖黄仁枭ⅲ杆俾拥幕饎菀阎聰?shù)十人死亡,超過300人下落不明。

野火已經(jīng)燒毀了上萬座建筑物,成為該州現(xiàn)代歷史上毀滅性最強(qiáng)、規(guī)模最大的火災(zāi)。

但如果早先發(fā)現(xiàn)致命火災(zāi)的苗頭,并且官員能夠給予更多關(guān)注,一些居民可能已經(jīng)能夠避免陷入如此困境,甚至可能避免死亡。

那么,技術(shù)能在多大程度上幫助自動(dòng)檢測甚至預(yù)測野火呢?計(jì)算機(jī)科學(xué)家們和研究人員都希望相關(guān)技術(shù)能夠進(jìn)一步發(fā)展。

利用機(jī)器學(xué)習(xí)和新數(shù)據(jù)收集工具的結(jié)合,預(yù)測和定位野火

根據(jù)加州相關(guān)部門的政府官員Jim Crawford的說法,在近年來野火情況愈發(fā)糟糕的情況下,早期檢測是關(guān)鍵,他曾有過26年的消防員生涯。

消防機(jī)構(gòu)大多發(fā)現(xiàn)的火災(zāi)是通過接到911電話才得知,當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月8日早上6點(diǎn)29分首次報(bào)道了這起火災(zāi),但當(dāng)?shù)叵啦块T表示并不知道這場大火到底燃燒了多長時(shí)間,因?yàn)樗加谝粋€(gè)難以找到的區(qū)域。

消防機(jī)構(gòu)還攝像監(jiān)控著整個(gè)加州,包括那些未開放的灣區(qū)山頂。專家說,有些攝像機(jī)是由檢測算法和衛(wèi)星輔助的,但系統(tǒng)不是很實(shí)時(shí),分辨率可能更好。

圣何塞州立大學(xué)氣象與氣候科學(xué)系火災(zāi)天氣研究實(shí)驗(yàn)室副教授Craig Clements說:“許多人正在研究如何使用人工智能來確定火災(zāi)位置和蔓延路徑。”



GOES-15

例如,地球同步運(yùn)行環(huán)境衛(wèi)星(GOES)的早期火災(zāi)探測系統(tǒng)是加州大學(xué)戴維斯分校空間技術(shù)與遙感中心(CSTARS)和美國林務(wù)局之間的合作。它使用國家海洋和大氣管理局的氣象衛(wèi)星和火災(zāi)探測算法。

CSTARS的科學(xué)家Alex Koltunov擁有博士學(xué)位。過去幾年來,他一直在遠(yuǎn)程傳感方面研究和制定系統(tǒng)的算法——編程規(guī)則以執(zhí)行或計(jì)算某些任務(wù),其目標(biāo)是優(yōu)化數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)更早地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)位置。

他和他的同事一直在使用GOES-15,這是一顆于2010年發(fā)射的衛(wèi)星,使用過去的圖像和其他州的火災(zāi)報(bào)告進(jìn)行測試,以幫助微調(diào)算法。他希望有一天能夠應(yīng)用來自GOES -16和GOES-17的數(shù)據(jù)。Koltunov說,在過去幾年中發(fā)射的這些衛(wèi)星,可以“每5分鐘或每分鐘一次”提供高分辨率的圖像。高分辨率的圖像可以幫助消防員更快、更準(zhǔn)確地檢測到野火的位置。

在火災(zāi)惡化的情況下,目前沒有一種方法能成為萬靈藥

Alex Koltunov是加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員,他設(shè)計(jì)的算法解析了氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)以標(biāo)記可能發(fā)生的火災(zāi)。然而,他表示盡管近年來技術(shù)驅(qū)動(dòng)的火災(zāi)探測方法取得了巨大進(jìn)步,但并沒有達(dá)到真正理想的效果。

“每種方法都有其局限性,”他說,“數(shù)據(jù)有多好?有些檢測到的卻是后院的篝火和燒烤。”

專家和消防員一致認(rèn)為溝通是關(guān)鍵,最好的火災(zāi)探測系統(tǒng)優(yōu)先考慮所有相關(guān)方之間的數(shù)據(jù)共享,無論是人類、算法、政府機(jī)構(gòu)還是其他相關(guān)人員。

有時(shí),所謂的技術(shù)突破只是針對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行更新的項(xiàng)目而已。一位加州消防隊(duì)員稱,該州最有價(jià)值的滅火工具之一其實(shí)是不起眼的手機(jī),它可以讓普通人在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)撥打緊急服務(wù)電話。

與此同時(shí),弗吉尼亞州NASA Goddard的一名計(jì)算機(jī)工程師測試了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):一種用于模擬人類大腦的機(jī)器學(xué)習(xí)工具,可以使用MODIS探測野火,MODIS是一種基于衛(wèi)星的系統(tǒng),可拍攝地球照片并傳輸用于天氣預(yù)報(bào)等事項(xiàng)的數(shù)據(jù)。研究人員希望該系統(tǒng)最終可以實(shí)現(xiàn)野火的自動(dòng)檢測。

他在一次電話采訪中表示,他發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)使用了來自世界各地的一年的火災(zāi)數(shù)據(jù),在檢測火災(zāi)方面準(zhǔn)確率接近98%。他希望未來將以用于火災(zāi)探測為唯一目的的廉價(jià)衛(wèi)星發(fā)送到太空,并將其與“非常適合檢測模式”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,但這一模式的實(shí)現(xiàn)可能需要數(shù)年時(shí)間。

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