NVIDIA وLockheed Martin تُنشئان مختبراً في وادي السيليكون لمكافحة حرائق الغابات بالذكاء الاصطناعي
وفق إحدى التقديرات، تسببت حرائق الغابات الواسعة الناجمة عن الطقس الأكثر دفئاً وجفافاً في اجتياح مساحات شاسعة من الغابات حول العالم، وألحقت أضراراً بقيمة 20 مليار دولار في غرب الولايات المتحدة وحدها خلال عام 2020.
لفهم حرائق الغابات بشكل أفضل ووقف انتشارها، أعلنت NVIDIA وLockheed Martin أنهما تعملان مع دائرة الغابات التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية وقسم الوقاية من الحرائق ومكافحتها في كولورادو (DFPC)، وذلك باستخدام الذكاء الاصطناعي ونمذجة التوائم الرقمية.
أوضحت الشركات أنها تبني أول مختبر في العالم يركز على الذكاء الاصطناعي، ويهدف إلى التنبؤ بحرائق الغابات والاستجابة لها. وسيستخدم المختبر البنية التحتية للذكاء الاصطناعي من NVIDIA ومنصة NVIDIA Omniverse للمحاكاة وتصور العالم الافتراضي المتقدم، لتحديد حجم الحريق والتنبؤ بتطوره. وبعد إعادة إنشاء الحريق في توأم رقمي دقيق من الناحية الفيزيائية، سيتمكن النظام من اقتراح الإجراءات الأفضل لإخماد اللهب.
في عام 2021 التهمت الحرائق في الولايات المتحدة أكثر من 6.5 مليون فدان من الأراضي، لكن المشكلة أوسع بكثير. ففي سيبيريا احترقت مساحات أكبر بكثير، وشهدت منطقة البحر الأبيض المتوسط وأستراليا حرائق ملحمية حقاً.
مختبر في وادي السيليكون
سيشمل المختبر الجديد، الذي سيقع في وادي السيليكون، نظام Lockheed Martin Cognitive Mission Manager (CMM)، وهو منصة شاملة للتخطيط والتنسيق قائمة على الذكاء الاصطناعي، تجمع بيانات أجهزة الاستشعار عن الحريق في الوقت الفعلي مع بيانات أخرى عن الغطاء النباتي والتضاريس والرياح وغيرها، للتنبؤ بانتشار الحريق.
يقدم CMM لفرق إدارة الحوادث توصيات بشأن ترتيب الإجراءات، بهدف تقليص زمن الاستجابة ورفع كفاءة إخماد حرائق الغابات والعمل الإنساني. وسيكون المختبر مساحة مفتوحة للتعاون بين الصناعة والمستخدمين، لتجميع المواهب والموارد من أجل تصميم CMM وتطوير نماذج أولية بسرعة في NVIDIA Omniverse.
تقدم Lockheed Martin الخبرة في مجال تطبيقات الذكاء الاصطناعي، وتكامل المنصات، والتخطيط والإشراف، إضافة إلى عشرات المهندسين المختصين بالتطبيقات وخبراء معالجة البيانات. وتسهم NVIDIA في تحليل البيانات والنمذجة للمساعدة في التطوير والاختبار والنشر داخل المختبر.
لمعالجة البيانات وتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي، تستخدم Lockheed Martin أنظمة NVIDIA DGX. ولتصور الحرائق والتنبؤ بكيفية انتشارها، تستخدم Lockheed Martin منصة NVIDIA Omniverse Enterprise.
«يمكن أن يساعد الجمع بين تقنيات Lockheed Martin وNVIDIA الطواقم على الاستجابة لحرائق الغابات بسرعة وكفاءة أكبر، مع تقليل المخاطر على رجال الإطفاء والسكان»
التوأم الرقمي
تتيح NVIDIA Omniverse لمحللي سلوك النيران رؤية التنبؤات داخل التوأم الرقمي للبيئة المحيطة. وباستخدام منصة محاكاة قابلة للتوسع في الوقت الفعلي مع عدة وحدات معالجة رسومية، تنشئ Lockheed Martin تصوراً لحركة الحرائق المتوقعة، وتدرس ديناميكيات تدفقها داخل نسخة رقمية من المشهد الطبيعي. ويتيح ذلك للفريق الاستفادة من NVIDIA Omniverse في مجالات عديدة.
يعتمد قطاع مكافحة الحرائق في المقام الأول على أدوات مستمدة من نموذج Rothermel لانتشار الحرائق على السطح (نموذج Dick Rothermel لانتشار النيران، 1972)، للتنبؤ بتطور الكارثة. وتعمل فرقة Lockheed Martin مع الفريق الذي أنشأ هذا النموذج (مختبر علوم الحرائق التابع لدائرة الغابات في ميسولا)، لدراسة كيفية تحسين الذكاء الاصطناعي لطرق التنبؤ الحالية بجبهة الحريق بسرعة ودقة عالية.
بفضل NVIDIA Omniverse، يمكن لفريق Lockheed Martin تسريع تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي الجديدة وتطويرها وتقييمها، عبر إعادة إنشاء حرائق تاريخية باستخدام بيانات حقيقية، وتصور كيف يمكن لنموذج Rothermel وخوارزميات CMM التنبؤ باشتعال الحريق. ويتيح ذلك للمهندسين مقارنة تطور الحريق التاريخي بتوقعات النموذجين في الوقت نفسه.
توفر NVIDIA Omniverse أيضاً بيئة توأم رقمي غامرة لفرق الإنقاذ والمشغلين والمهندسين، لتقييم أثر إجراءات الإخماد التي يتخذونها.
«في Omniverse يوجد عالم افتراضي يمثل بيئة رقمية واقعية بدرجة تشبه الصور الفوتوغرافية. وفيه يمكننا تصور الحرائق والعوامل المؤثرة فيها، مثل التضاريس والانحدار والرياح وغيرها الكثير. وفي المستقبل القريب سنتمكن من توليد بيانات اصطناعية بتحريك الأصول الافتراضية عبر Omniverse. كما تصبح محاكاة Omniverse أساساً لإنشاء نماذج إضافية قائمة على الذكاء الاصطناعي لدراسة الاستجابة»
يسعى مهندسو Lockheed Martin العاملون على CMM إلى دمج هذه التقنية في قمرات الطائرات، لعرض توقعات اشتعال الحرائق واقتراح إجراءات إخمادها في الوقت الفعلي.
العمل مع وكالات مكافحة الحرائق
يقدم مختبر علوم الحرائق التابع لوزارة الزراعة الأمريكية في ميسولا (ولاية مونتانا)، الذي يجري أبحاثاً متقدمة في دراسة حرائق الغابات، تطبيقات وبيانات وبرمجيات ومنتجات للمساعدة في تحليل الحرائق ونمذجتها.
طوّر المختبر أداة FARSITE للتنبؤ بنمو حرائق الغابات وسلوكها، باستخدام نموذج Rothermel لانتشار الحرائق على السطح. وقدم المختبر لفريق Lockheed Martin معارف بالغة الأهمية عن سلوك النيران وبيانات تاريخية.
وحدة الوقاية من الحرائق ومكافحتها في كولورادو (DFPC) شريك وأحد أوائل المستخدمين لتقنيات الذكاء الاصطناعي CMM التي تطورها Lockheed Martin وNVIDIA. تقدم DFPC الخبرة وتجربة المستخدم والملاحظات، إضافة إلى دمج المنصة مع جمع البيانات في الوقت الفعلي.
فريق Lockheed Martin مدمج في فريق برنامج Multi-Mission Aircraft للمشاركة في العمليات وجمع بيانات الحرائق في كولورادو مباشرة عبر رسم الخرائط. كما توفر Colorado Fire بيانات تاريخية عن الحرائق لتصور المحاكاة في NVIDIA Omniverse. وبفضل هذه الشراكة المستمرة، سيتمكن مهندسو Lockheed Martin من معالجة البيانات وإجراء التنبؤات باستخدام CMM لحريق غابات نشط تراقبه الطائرة في الوقت الفعلي، بهدف مساعدة فرق الإطفاء الجوي.
ستواصل Lockheed Martin وNVIDIA التعاون، ماديا وضمن بيئة التوائم الرقمية، لتطوير CMM وتحسينه. وفي يوم ما ستستجيب الطائرات المسيّرة بسرعة لحرائق الغابات الناشئة وتخمدها.
