Les robots aériens équipés de l'AI aident à suivre et à modéliser la fumée de feu de forêt
Des chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities ont développé des robots aériens équipés d'une intelligence artificielle (IA) pour détecter, suivre et analyser les panaches de fumée de feu de forêt. Cette innovation pourrait conduire à des modèles informatiques plus précis qui amélioreront les prédictions de la qualité de l'air pour un large éventail de polluants.
La recherche a récemment été publiée dans Science de l'environnement total.
Selon un rapport d'Associated Press en 2024, 43 incendies de forêt résultent de 50 000 brûlures prescrites entre 2012 et 2021, créant le besoin de meilleurs outils de gestion de la fumée.
Les outils de simulation précédents ont travaillé pour modéliser le comportement des particules de feu et de fumée, mais il y avait encore des limites dans la collecte précise de données, de modélisation et des outils de terrain actuels pour observer ces panaches de fumée. Dans cet article, les chercheurs ont abordé les défis de la modélisation avec précision de la façon dont les particules de fumée se comportent et se propagent lors des incendies de forêt et des brûlures prescrites.
« Une étape clé consiste à comprendre la composition des particules de fumée et comment elles se dispersent », a déclaré Jiarong Hong, professeur au département de génie mécanique de l'Université du Minnesota et auteur principal du journal. « Des particules plus petites peuvent voyager plus loin et rester en suspension plus longtemps, ce qui a un impact sur les régions loin de l'incendie d'origine. »
En utilisant un essaim de robots aériens guidés par l'AI, ils ont pu capturer plusieurs angles de panaches de fumée pour créer des reconstructions 3D de panaches de fumée et analyser les modèles d'écoulement. Contrairement aux drones traditionnels, ces robots aériens peuvent identifier la fumée et y naviguer pour collecter des données.
« Cette approche permet la collecte de données à haute résolution dans de grandes zones – à un coût inférieur à celle des outils par satellite », a déclaré Nikil Nrishnakumar, assistant de recherche diplômée du Minnesota Robotics Institute de l'Université du Minnesota et premier auteur du journal. « Il fournit des données critiques pour améliorer les simulations et éclairer la réponse aux risques. »
La technologie rentable a un potentiel au-delà des incendies de forêt et pourrait être adapté aux tempêtes de sable, aux éruptions volcaniques et à d'autres dangers en suspension dans l'air. Le prochain objectif de l'équipe est de traduire la recherche en outils pratiques pour la détection et l'atténuation des incendies précoces.
« L'identification précoce est la clé », a déclaré Hong. « Plus tôt vous pourrez voir le feu, plus vite vous pouvez répondre. »
Auparavant, l'équipe a développé un système de drones autonomes, équipé d'une vision par ordinateur à bord et de capteurs pour détecter et suivre les panaches de fumée de feux de forêt en temps réel. En s'appuyant sur cela, ils se concentreront désormais sur le suivi efficace des panaches et la caractérisation des particules en utilisant l'holographie en ligne numérique avec des systèmes multi-drones coordonnés. Ils travaillent également à l'intégration d'un type de drone, appelé VTOL à voilure fixe (décollage vertical et atterrissage), qui peut décoller sans piste et peut voler pendant plus d'une heure pour les missions de surveillance à portée prolongée.
En plus de Hong et Nrishnakumar, l'équipe comprenait Shashank Sharma et Srijan Kumar Pal du Minnesota Robotics Institute. Ce travail a été fait avec l'aide du laboratoire St. Anthony Falls.
