Pożar lasu to walka z czasem, gdzie stawką często jest życie. Gdy liczy się każda minuta, wczesne wykrycie żywiołu może być różnicą między niewielkim incydentem, a znacznych rozmiarów tragedią.
Strażacy już niedługo zyskają zaś doskonałe narzędzie, które znacząco ułatwi wykrywanie ognia nawet w niezwykle niedostępnych miejscach. Zaprezentowany w październiku innowacyjny system wykrywania ognia Pyro Sense wykorzystuje najnowsze technologie, by chronić szczególnie wartościowe lasy krajów Morza Śródziemnego.
O szczegółach projektu wprowadzanego na Cyprze i tym, jak AI uczy się rozumieć ogień, mówi nam George Delaportas, współzałożyciel i CEO odpowiedzialnej za system firmy PROBOTEK.
Krzysztof Sobiepan, Wprost.pl: Jak ważne jest wykrycie zaprószenia ognia tak szybko, jak to możliwe? Czy to prawda, że walczy się tu o każdą minutę?
George Delaportas, PROBOTEK: Tak, to prawda. W Unii Europejskiej mamy nawet zasadę zwaną „złotymi 15 minutami”. To indeks, który informuje o skutkach pożaru lasu w zależności od czasu jego wykrycia. Po zaledwie kwadransie od pierwszej iskry żywioł staje się nie do opanowania. Zwłaszcza w ciepłym i suchym terenie, jaki mamy m.in. w Grecji czy na Cyprze.
Oznacza to, że pożar musimy wykrywać znacznie szybciej, niż w 15 minut. Celować należy w wykrycie od minuty do maksymalnie trzech minut. Wtedy strażacy mają jeszcze odpowiedni czas na reakcję i cała akcja gaśnicza może się zamknąć we wspomnianym już złotym kwadransie.
I właśnie to oferuje system wykrywania PROBOTEK?
Przy opracowywaniu naszego rozwiązania myśleliśmy właśnie o tym. Celem Pyro Sense było zejście do wykrywalności poniżej trzech minut, czyli szybciej, niż w przypadku tradycyjnych metod.
Do patrolowania terenów leśnych wykorzystujemy drony, które wyposażone są w zaawansowane kamery i mogą bezzwłocznie wykrywać oznaki ognia. Może być to zarys dymu na tle koron drzew albo sam ogień, nawet na pojedynczej klatce. Samo podejrzenie wykrycia ognia uruchamia zaś cały proces potwierdzania incydentu i zawiadomienia odpowiednich służb.
Wszystko odbywa się tak, by zminimalizować fałszywe alarmy, ale jednocześnie zachować czujność i działać bardzo szybko.
Czy obserwacja dronami jest wystarczająca do ochrony rozległych terenów leśnych? Urządzenia nie mogą być przecież wszędzie w tym samym czasie.
Drony są ważnym elementem systemu, ale jego działanie jest nieco bardziej skomplikowane. Do wykrywania ognia używamy również licznych czujników, zainstalowanych w kluczowych częściach lasu. Umieszczamy je na samych drzewach, ale też na wysokości podłoża i runa leśnego.
Mamy również statyczne kamery, optyczne i termowizyjne, rozmieszczone w lokalizacjach z największą widocznością. Wykorzystujemy też monitoring satelitarny, wyspecjalizowany w śledzeniu ognia i zmian warunków klimatycznych. Drony są zaś jak mobilni strażnicy lasu. Mogą więc zapewniać dodatkową parę „oczu” lub weryfikować z bliska niejednoznaczne sytuacje.
Drony mają jednak swoje ograniczenia, raczej nie latają w złych warunkach, na przykład w czasie ulewnego deszczu. Co jasne, takie okoliczności znacznie zmniejszają też ryzyko wybuchu pożaru.
Załóżmy, że ktoś właśnie wyrzucił niedopałek w lesie. Jakie są kolejne kroki działania systemu Pyro Sense?
Pierwszym elementem zazwyczaj będą sensory. Iskra i pierwsze płomienie wykrywane są momentalnie. Dzieje się to dzięki czujnikom, których mamy kilka rodzajów.
Niektóre z nich wykrywają dwutlenek węgla lub czad, bo ich nagły wzrost jest dość jasnym znakiem spalania. Inne wykrywają wzrost temperatury. Mamy też wyspecjalizowane czujniki reagujące na inne oznaki ognia. W naszych testach pierwsze wykrycie anomalii czujnikiem występuje nawet w sekundę po zaprószeniu, do maksymalnie 10 sekund.
Komunikacja między sensorami oraz głównym systemem odbywa się za pomocą sieci 5G. Szybkie połączenie umożliwia śledzenie zmiany warunków z sekundy na sekundę, co może pomóc m.in. przy określeniu kierunku rozprzestrzeniania się ognia.
Takie pierwsze wykrycie wymaga potwierdzenia, więc centrala systemu modyfikuje trasę patrolu najbliższego drona. Urządzenie precyzyjnie zmierza do punktu oznaczonego koordynatami GPS. Już z daleka kamery kierowane są na podejrzane miejsce.
Co dzieje się dalej?
Po przybyciu drona do akcji wkracza nasz system sztucznej inteligencji. AI wyszkolone do rozpoznawania oznak ognia i dymu na materiałach wideo weryfikuje przesyłany na żywo materiał. Jeśli to fałszywy alarm – akcja się kończy.
Jeśli jednak faktycznie mamy do czynienia z pożarem, system w automatyczny sposób powiadamia służby pożarnicze. Może być to alarmowa wiadomość SMS, maile na odpowiednie skrzynki czy telefon ze zautomatyzowaną wiadomością głosową. Oczywiście przekazujemy też dokładne położenie pożaru.
Dron nie kończy jednak swojej służby. Gdy strażacy są już na miejscu, system może przesyłać respondentom dodatkowe informacje na żywo. Dotyczą one aktualnego stanu pożaru, możliwego rozprzestrzeniania się ognia, bezpiecznych ścieżek podejścia czy potencjalnych zagrożeń.
Wspomniał Pan o AI. Jak wyszkolić sztuczną inteligencję, by wykrywała ogień?
Nasz model AI wykrywa ogień na parę sposobów. Opiera się to głównie o przetwarzanie obrazu i rozpoznawanie obiektów na materiałach wideo. Sztuczna inteligencja interpretuje to, co widzi okiem kamery. Następnie decyduje, czy dany układ można zakwalifikować jako jeden z rodzajów dymu albo właściwe płomienie.
Nie zdradzę dokładnych szczegółów tego, jak szkoliliśmy nasze AI. To jeden z najważniejszych elementów systemu i pilnie strzeżony sekret PROBOTEK. Ogólna zasada działania jest jednak następująca.
Sztuczna inteligencja jest trenowana na obrazach, których zapewnić trzeba nawet setki tysięcy, jeśli nie więcej. Dokładnie dobraliśmy materiał źródłowy tak, by jak najlepiej dopracować skuteczność naszych algorytmów AI. Chodzi tu o przykłady dymu i ognia z najróżniejszych zakątków świata, różne kąty kręcenia materiałów, kolory i podtypy dymu, rodzaje lasów. Pożary małe i wielkie.
Dzięki wiedzy dotyczącej ogromnej liczby wzorców ognia, dymu i połączenia obu model jest w stanie błyskawicznie stwierdzić, czy dany obraz rzeczywiście ukazuje pożar.
W zeszłym roku PROBOTEK zainstalował system Pyro Sense w Grecji. Czy macie już dane dotyczące jego działania? O jakim poziomie skuteczności mówimy?
Dane, jakie otrzymaliśmy z Grecji, są bardzo optymistyczne. Mówimy tu bowiem o 95,6 proc. skuteczności, czyli przypadkach gdzie wybuchł faktyczny pożar i Pyro Sense błyskawicznie go wykrył. Pozostałe 4,4 proc. okazały się fałszywymi alarmami, czyli ognia nie było, a Pyro Sense przekazał dalej dane o pożarze.
Zakładamy jednak, że liczba ta będzie spadać z poziomu 4 procent do jeszcze niższych wartości. Nasza sztuczna inteligencja uczy się też bowiem na nowym materiale i z czasem powinna być jeszcze lepsza w prawidłowej detekcji. Każdy przypadek oznaczony jako fałszywy alarm zostanie przyjęty przez system, który wyciąga z tego wnioski.
Myślę, że z czasem możemy tu osiągnąć skuteczność na poziomie nawet 99,9 proc.
Jak może wyglądać przyszłość systemu? Czy drony zostaną strażakami?
Obecnie dron i tak pozostaje w miejscu wybuchu ognia i pomaga ludziom przekazując im informacje. Naturalnym rozwinięciem tej koncepcji jest więc umożliwienie maszynom latającym samodzielnej reakcji na kryzys. Sądzę, że w niedalekiej przyszłości drony będą gasić pożary same.
Obecnie rozważamy więc podział dronów Pyro Sense na dwie brygady. Lżejsze i szybsze jednostki nadal pozostałyby zwiadowcami. Będą służyć do wykrywania ognia i zapewniania informacji o nim.
Drugi typ urządzenia będzie sporo większy i zostanie przystosowany do przewożenia ładunków. Na początku raczej nie będzie to woda. Nie spodziewajmy się, że drony będą z miejsca działać jak helikoptery gaśnicze, wielokrotnie zrzucając ładunek wody w miejsce pożaru.
Myślimy jednak nad wykorzystaniem kul gaśniczych – to kompaktowe urządzenia, które wrzucone do ognia reagują i gwałtownie wybuchają, gasząc pożar podmuchem i proszkiem gaśniczym umieszczonym w środku.
Jeśli zrzucimy je z powietrza w miejsce pożaru, możemy samodzielnie wyeliminować zagrożenie lub przynajmniej spowolnić postęp żywiołu do czasu przyjazdu strażaków. Będzie to kluczowe zwłaszcza w trudno dostępnych miejscach, gdzie dojazd służb może zająć dość długo.
Nowy system może więc wykryć pożar w poniżej trzech minuty i potencjalnie samodzielnie go ugasić w kolejne trzy minuty. Jeśli gaszenie pożarów lasu udałoby się nam zautomatyzować w ten sposób, byłoby to wielkie odciążenie strażaków. Ci nie musieliby wyjeżdżać na akcje, na których ryzykują nawet życiem.
Czytaj też:
Ten robot AI pieli grządki laserem. Tak wygląda przyszłość rolnictwaCzytaj też:
Czy roboty zastąpią pracowników? Wypowiedzi ekspertów zaskakują