Incêndios florestais intensos alimentados por climas mais quentes e mais secos varreram enormes áreas de floresta em todo o mundo, causando quase US$ 20 bilhões em danos apenas no oeste dos EUA no ano passado, de acordo com uma estimativa. Por isso, a NVIDIA e a Lockheed Martin uniram-se aos serviços florestais estaduais e federais para combater incêndios florestais usando inteligência artificial (IA).

Para entender melhor os incêndios florestais e interromper sua propagação, a NVIDIA e a Lockheed Martin anunciaram que estão trabalhando com o Serviço Florestal do Departamento de Agricultura dos EUA e a Divisão de Prevenção e Controle de Incêndios do Colorado (DFPC) usando IA e simulação em digital twins.

As empresas também anunciaram que estão construindo o primeiro laboratório centrado em IA do mundo, dedicado a prever e responder a incêndios florestais. O laboratório usará a infraestrutura NVIDIA AI e a plataforma de simulação de mundo virtual e visualização avançada NVIDIA Omniverse para processar a magnitude de um incêndio e prever seu progresso. Ao recriar o fogo em um digital twin fisicamente preciso, o sistema será capaz de sugerir ações para suprimir o fogo da melhor forma.

Embora os incêndios florestais tenham devastado mais de 6,5 milhões de acres nos EUA até agora, em 2021, o problema é muito mais amplo do que isso. Muito mais terras foram queimadas na Sibéria, e incêndios épicos varreram a região do Mediterrâneo e a Austrália.

“Esses incêndios ocorrem em diversos locais do mundo e afetam até mesmo quem está há milhares de quilômetros da ocorrência. É um problema que prejudica todas as pessoas em todos os países, seja no curto, médio ou longo prazo. Usar a tecnologia para ajudar a prevenir e combater incêndios é algo que contribui diretamente para o bem-estar de toda a população mundial”, comenta Marcio Aguiar, diretor da divisão Enterprise da NVIDIA na América Latina.

Novo laboratório no Vale do Silício

O laboratório de desenvolvimento de IA, a ser baseado no Vale do Silício, incluirá o sistema Cognitive Mission Manager (CMM) da Lockheed Martin, uma plataforma de planejamento e orquestração baseada em IA de ponta-a-ponta, que combina dados de sensor em tempo real sobre o incêndio com outras fontes de dados sobre vegetação de combustível, topografia, vento, entre muitas informações, para prever a propagação do fogo. O CMM fornece recomendações de curso de ação para as equipes de comando de incidentes, a fim de diminuir o tempo de resposta e aumentar a eficácia da supressão de incêndios florestais e ações humanitárias.

O laboratório servirá como um espaço aberto de colaboração para que a indústria e os usuários concentrem talentos e recursos para o design CMM e desenvolvam rapidamente protótipos no NVIDIA Omniverse. A Lockheed Martin está fornecendo experiência de domínio em IA aplicada, integração de plataforma, planejamento e supervisão, bem como várias dezenas de engenheiros de aplicação e cientistas de dados. A NVIDIA está contribuindo com análise de dados e experiência em simulação para ajudar a desenvolver, modelar, testar e implementar no laboratório.

Para processar os dados e treinar modelos de IA, a Lockheed Martin usa sistemas NVIDIA DGX. Para visualizar os incêndios e prever como eles podem se espalhar, a Lockheed Martin usa o NVIDIA Omniverse Enterprise.

“A combinação da Lockheed Martin e da tecnologia NVIDIA tem o potencial de ajudar as equipes a responderem de forma mais rápida e eficaz aos incêndios florestais, ao mesmo tempo que se reduz o risco para os bombeiros e residentes”, afirma Shashi Bhushan, arquiteto principal de IA da Lockheed Martin.

 Visualizando as chamas usando um digital twin

O NVIDIA Omniverse permite que os analistas do comportamento do fogo vejam as previsões em um digial twin do ambiente. Usando a plataforma de simulação escalável multi-GPU em tempo real, a Lockheed Martin cria visualizações dos movimentos de fogo previstos e estuda sua dinâmica de fluxo em uma réplica digital da paisagem. Isso permite que sua equipe utilize o NVIDIA Omniverse em várias áreas.

O setor de controle de incêndios depende principalmente de ferramentas derivadas do modelo de propagação de fogo de superfície da Rothermel para prever a progressão do fogo. A equipe da Lockheed Martin está trabalhando com o grupo que criou este modelo, o Forestry Service Missoula Fire Sciences Lab, para examinar como a IA pode melhorar os métodos existentes de previsão de frente de fogo com velocidade e precisão.

Com o NVIDIA Omniverse, a equipe da Lockheed Martin pode acelerar o treinamento, desenvolvimento e avaliação de novos modelos de IA recriando incêndios históricos usando dados reais, além de representar como o modelo Rothermel e os algoritmos CMM preveriam o incêndio. Isso permite que os engenheiros comparem simultaneamente como o incêndio histórico progrediu em relação às previsões de ambos os modelos.

O NVIDIA Omniverse também oferece um ambiente duplo digital imersivo para equipes de emergência, operadores e engenheiros, a fim de avaliar o impacto de suas atividades de supressão.

“No Omniverse, você tem um mundo virtual que representa um ambiente digital fotorrealista. Nele, podemos visualizar os incêndios e aspectos que os afetam, como o terreno, declive, vento e muito mais”, conta Bhushan. “Em um futuro próximo, poderíamos gerar dados sintéticos fazendo ativos virtuais voarem pela cena mostrada no Omniverse. Além disso, a simulação do Omniverse se torna a base para criar modelos adicionais baseados em IA para explorar comportamentos de resposta”.

Os engenheiros da Lockheed Martin que trabalham no CMM têm como objetivo integrar a tecnologia nas cabines das aeronaves para exibir previsões de incêndio e sugerir um curso de ação para supressão em tempo real.

Trabalhando com agências de gerenciamento de incêndio dos EUA e do Colorado

O Laboratório de Ciências do Fogo de Missoula, do Serviço Florestal do USDA, em Montana, que realiza trabalhos de pesquisa de ponta a respeito de incêndios florestais, tem fornecido aplicativos, dados, softwares e produtos para auxiliar na análise e simulação de incêndios. O laboratório desenvolveu a ferramenta de predição de comportamento e crescimento de incêndios florestais FARSITE usando o modelo de propagação do fogo na superfície da Rothermel. O laboratório forneceu à equipe da Lockheed Martin experiência crítica em comportamento de incêndio e dados históricos.

A Divisão de Prevenção e Controle de Incêndios (DFPC) do Colorado também é parceira e adotou as tecnologias CMM AI que estão sendo desenvolvidas pela Lockheed Martin e NVIDIA. O DFPC fornece conhecimento, experiência e feedback do usuário e integração de plataforma com coleta de dados em tempo real. A equipe da Lockheed Martin está integrada à equipe do programa da Aeronave Multi-Mission para participar das operações e coletar dados sobre os incêndios no Colorado diretamente da Aeronave Multi-Mission que os mapeia. A Colorado Fire também está fornecendo dados históricos de incêndio para modelagem de visualizações no NVIDIA Omniverse. Por meio dessa parceria contínua, os engenheiros da Lockheed Martin serão capazes de processar dados e fazerem previsões por meio do CMM a partir de um incêndio florestal ativo observado pela aeronave em tempo real para auxiliar os bombeiros a bordo.

A Lockheed Martin e a NVIDIA continuarão a colaborar, tanto fisicamente quanto no ambiente digital twin, para desenvolver e amadurecer o CMM. Um dia, os veículos aéreos desengatados responderão rapidamente e suprimirão os incêndios florestais emergentes.

No NVIDIA GTC, que acontece online até 11 de novembro, a equipe CMM falará sobre como o NVIDIA Omniverse está sendo usado para mostrar previsões de movimento de incêndio com base em métodos tradicionais em comparação com o algoritmo do sistema CMM. Para saber mais, sintonize a sessão GTC da Lockheed Martin.

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