استفاده از هوش مصنوعی و پهپادها در اطفاء حریق؛ نتایج مسابقه ۱۱ میلیون دلاری XPRIZE

فناوری‌های تشخیص آتش‌سوزی از فضا و پهپادهای آتش‌نشان در میان فینالیست‌های مسابقه ۱۱ میلیون دلاری XPRIZE Wildfire مورد تقدیر قرار گرفتند. اگرچه هیچ تیمی موفق به دریافت دو جایزه بزرگ این مسابقه نشد، اما چنین فناوری‌هایی می‌توانند در شرایطی که جهان با هزینه‌های فزاینده بلایای طبیعی دست‌وپنجه نرم می‌کند، بسیار مفید واقع شوند.

بخش اول این مسابقه که به تشخیص فضایی آتش‌سوزی اختصاص داشت، تیم‌ها را به چالش کشید تا در کمتر از ۱۰ دقیقه، تمامی حریق‌ها را در پهنه وسیعی از استرالیا با دقت شناسایی کنند. در بخش دوم با عنوان پاسخ خودکار، تیم‌ها باید یک آتش‌سوزی پرخطر در مناطق روستایی آلاسکا را به صورت خودمختار و با نادیده گرفتن آتش‌های فریبنده، ظرف مدت ۱۰ دقیقه پس از شروع حریق، شناسایی و خاموش می‌کردند.

آندریا سانتی، مدیر برنامه XPRIZE Wildfire در این باره گفت: «ما می‌خواهیم ابزارهایی را برای آتش‌نشانان فراهم کنیم که به آن‌ها اجازه دهد کار خود را به بهترین شکل ممکن انجام دهند. آن‌ها در کارشان بی‌نظیرند، اما منصفانه نیست که با وجود فناوری‌های جدیدی که می‌توانند ایمنی آن‌ها، جوامع و اکوسیستم‌ها را حفظ کنند، همچنان جانشان را به خطر بیندازند.»

این رقابت شاهد ۴۵ طرح فنی واجد شرایط در بخش تشخیص فضایی بود و در بخش پاسخ خودکار نیز در ابتدا بیش از ۳۰۰ تیم از سراسر جهان شرکت کردند. چالش دوم به ویژه در مراحل اولیه، طیف متنوعی از راهکارهای فناورانه را به خود جذب کرد.

سانتی توضیح داد: «در همان ابتدای کار، شاهد ایده‌هایی مانند استفاده از امواج صوتی برای خاموش کردن آتش، لیزرها و انواع ابزارهای رباتیک مانند سگ‌های رباتیک بودیم. ما سیستم‌های زمینی و هوایی مختلفی را مورد بررسی قرار دادیم.»

اما از آنجا که داوران XPRIZE Wildfire بر روی کاربردی‌ترین راه‌حل‌ها برای یافتن و مهار آتش در ۱۰ دقیقه تمرکز داشتند، فناوری‌هایی که در برآورده کردن الزامات زمانی و جغرافیایی با مشکل مواجه بودند، کنار گذاشته شدند.

سانتی افزود: «هدف ما دستیابی به فناوری‌هایی است که بتوانند آتش را پیش از هر کس دیگری تشخیص دهند. تماس با اورژانس همچنان رایج‌ترین روش برای اطلاع از آتش‌سوزی‌های جنگلی است و این فرآیند به طور میانگین حداقل ۱۵ دقیقه زمان می‌برد.»

فهرست کامل برندگان در بیانیه مطبوعاتی XPRIZE Wildfire که در ۲۳ سپتامبر منتشر شد، قابل مشاهده است. در بررسی فناوری‌های پشت این رویکردهای برنده، مشخص می‌شود که چرا تداوم بلایای آتش‌سوزی در سال‌های اخیر اهمیت این رقابت را دوچندان کرده است.

سیستم‌های فضایی تشخیص حریق

تشخیص فضایی آتش‌سوزی‌ها می‌تواند از چندین صورت فلکی ماهواره‌ای موجود بهره ببرد، اما ماهواره‌هایی که به طور خاص برای ردیابی آتش‌سوزی طراحی شده‌اند، به تازگی وارد مدار شده‌اند. شرکت هوافضای آلمانی OroraTech مجموعه‌ای از ماهواره‌های اختصاصی تشخیص حریق را در مارس ۲۰۲۵ پرتاب کرد، در حالی که برنامه FireSat با پشتیبانی Google اولین ریزماهواره‌های خود را در ژوئیه ۲۰۲۶ به فضا فرستاد.

سانتی توضیح داد: «ماهواره‌های فعلی برای تشخیص حریق ساخته نشده‌اند، بلکه برای پایش‌های زیست‌محیطی و هواشناسی طراحی شده‌اند. بنابراین ما همواره در تلاشیم تا ببینیم چگونه می‌توانیم از داده‌هایی که مختص آتش‌سوزی نیستند، در این زمینه استفاده کنیم.»

به همین دلیل است که تیم‌های حاضر در بخش تشخیص فضایی، بر ارائه نرم‌افزارها و سیستم‌های هوش مصنوعی تمرکز کردند که با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای موجود و سایر داده‌ها، قابلیت‌های تشخیص حریق را در مناطق وسیع فراهم می‌کنند.

وی خاطرنشان کرد: «تیم‌های ما با این چالش مواجه بودند که بتوانند آتش را تقریباً به صورت لحظه‌ای تشخیص داده و سپس داده‌ها را به شکلی کاربردی منتقل کنند تا اطلاعات ارزشمندی برای آتش‌نشانان روی زمین فراهم شود و در عین حال موارد مثبت کاذب به حداقل برسد.»

آزمون دنیای واقعی برای فینالیست‌ها در آوریل ۲۰۲۶ در سازمان آتش‌نشانی روستایی نیو ساوت ولز استرالیا برگزار شد. اگرچه هیچ‌یک از تیم‌ها نتوانستند الزامات لازم برای دریافت جایزه بزرگ ۳.۵ میلیون دلاری بنیاد Minderoo را به طور کامل برآورده کنند، اما چند تیم به دلیل دستاوردهایشان مورد تقدیر قرار گرفتند.

برنده مقام اول و جایزه ۵۰۰ هزار دلاری، ائتلاف SIRIUS Wildfire مستقر در بریتانیا بود. این سازمان سیستمی را ارائه داد که با استفاده از داده‌های نوری و راداری ماهواره‌ها، قادر به شناسایی و مدل‌سازی گسترش احتمالی آتش‌سوزی جنگل‌ها بود.

جایزه ۲۵۰ هزار دلاری مقام دوم به Team Snuffed از آریزونا رسید. بر اساس بیانیه مطبوعاتی مسابقات، این تیم سیستم تشخیصی شفاف، قابل بررسی و آگاه از عدم قطعیت ارائه کرد که به ویژه برای استفاده آتش‌نشانان بسیار کاربرپسند بود.

جوایز ویژه ۱۰۰ هزار دلاری نیز به شرکت‌های MyRadar از فلوریدا، DeepFire از لوئیزیانا و شرکت آلمانی Mayday.AI تعلق گرفت. شرکت Mayday.AI الگوریتمی را که در ابتدا برای تشخیص خاکستر آتشفشانی طراحی شده بود، برای کمک به شناسایی دود حریق از میان پوشش ابرها تغییر داده است.

ورود پهپادها به میدان

تشخیص سریع حریق تنها یک چالش است؛ رساندن تجهیزات آتش‌نشانی به محل با سرعت کافی برای جلوگیری از گسترش آن، چالش دیگری است. تیم‌های شرکت‌کننده در بخش پاسخ خودکار، فناوری‌های خود را در ژوئن ۲۰۲۶ در مناطق روستایی کم‌توسعه‌یافته آلاسکا به آزمایش نهایی گذاشتند.

فینالیست‌ها عموماً از حسگرهای زمینی و در مواردی از پهپادها برای تشخیص آتش‌سوزی در منطقه‌ای به وسعت ۳۸۶ مایل مربع در آلاسکا استفاده کردند. پس از شناسایی یک حریق پرخطر، آن‌ها نسخه‌های اختصاصی پهپادهای آتش‌نشان خود را به پرواز درآوردند تا خود را به محل رسانده و برای مهار آتش تلاش کنند.

هر سه فینالیست موفق شدند حریق پرخطر را در کمتر از ۱۰ دقیقه شناسایی کنند و دو تیم از آن‌ها پهپادهایی را برای مهار آتش اصلی به کار گرفتند. با این حال، هیچ‌کدام نتوانستند آتش را به طور کامل خاموش کنند، و به همین دلیل جایزه بزرگ این بخش نیز دست‌نیافتنی باقی ماند.

سانتی در این باره گفت: «بخش هیجان‌انگیز ماجرا این بود که تیمی داشتیم که توانست تمامی این اقدامات را در ۱۰ دقیقه انجام دهد و با دقت بسیار بالایی به آتش ضربه بزند. اما آن‌ها نتوانستند مواد خاموش‌کننده کافی برای مهار کامل آن پرتاب کنند.»

جایزه مقام اول به ارزش ۱.۲ میلیون دلار به Anduril Industries رسید؛ یک شرکت آمریکایی که قراردادهای متعددی با ارتش ایالات متحده و وزارت امنیت داخلی دارد. این شرکت یک برجک مجهز به حسگرهای تصویربرداری حرارتی و سیستم بینایی ماشین مبتنی بر هوش مصنوعی را برای تشخیص احتمالی شروع آتش‌سوزی نصب کرد. سپس دسته کوچکی از پهپادها را برای نظارت هوایی مستقر کرد و در نهایت یک پهپاد خودران Ghost-X را برای پرتاب «توپ‌های ضدحریق» به سمت هدف اعزام نمود.

شرکت Anduril همچنین موفق به دریافت جایزه یک میلیون دلاری دیگری از Lockheed Martin برای ارائه سریع‌ترین قابلیت تشخیص آتش‌سوزی شد.

مقام دوم و جایزه ۸۰۰ هزار دلاری به شرکت آلمانی Dryad Networks تعلق گرفت. این شرکت شبکه‌ای متشکل از ۱۷۰ حسگر زمینی خورشیدی را برای تشخیص گازهای متصاعد شده از آتش‌های پنهان مستقر کرد، سپس یک پهپاد نظارتی را برای موقعیت‌یابی دقیق به پرواز درآورد و در نهایت پهپاد اطفاء حریق Silvaguard را برای مقابله با آتش اعزام کرد.

دو تیم از بریتانیا و استرالیا با تشکیل یک ائتلاف تحت نام AURA Foresight توانستند جایزه ۵۰۰ هزار دلاری مقام سوم را به خود اختصاص دهند. این تیم، نرم‌افزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی را با سخت‌افزارهای ارزان‌قیمت موجود در بازار ترکیب کرد؛ رویکردی که راب ورنون، یکی از رهبران تیم، آن را روشی بسیار اقتصادی توصیف کرده بود. آن‌ها دسته‌ای از پهپادهای شرکت DJI را برای تلاش در جهت مهار آتش به پرواز درآوردند.

سانتی در این خصوص گفت: «آن‌ها تنها چند هفته زمان داشتند تا همه‌چیز را آماده کنند و برای اولین بار در آلاسکا با یکدیگر ملاقات کردند.»

هزینه‌های گزاف بلایای آتش‌سوزی

اهمیت رقابت XPRIZE Wildfire بارها توسط رویدادهای دنیای واقعی برجسته شده است. زمانی که این مسابقه برای اولین بار در آوریل ۲۰۲۳ آغاز شد، یک آتش‌سوزی مهیب در هاوایی، شهر تاریخی لاهاینا در جزیره مائوئی را با خاک یکسان کرد و جان حداقل ۱۰۲ نفر را در آگوست همان سال گرفت.

تابستان ۲۰۲۳ همچنین شاهد مخرب‌ترین فصل آتش‌سوزی کانادا بود که توده‌های عظیمی از دود سمی را به بخش‌های بزرگی از ایالات متحده فرستاد. این اتفاق آسمان شهرها را شبیه به صحنه‌هایی از فیلم‌های Blade Runner 2049 یا Mad Max: Fury Road کرد و شرایط خطرناکی را برای سلامت میلیون‌ها نفر به وجود آورد.

پس از آن، پرهزینه‌ترین فاجعه آتش‌سوزی در تاریخ رخ داد که در ژانویه ۲۰۲۵ تقریباً ۱۲ هزار خانه را ویران کرد و جان ۳۱ نفر را در لس‌آنجلس گرفت. بر اساس تحلیل منتشر شده در مجله Nature Reviews Earth & Environment، این رویداد به تنهایی ۱۴۰ میلیارد دلار خسارت به همراه داشت و در میان پنج بلایای طبیعی پرهزینه تاریخ قرار دارد.

یک آتش‌سوزی دیگر همراه با گرمای شدید، بزرگترین حریق ثبت‌شده در کره جنوبی را در مارس ۲۰۲۵ رقم زد. خشکسالی و امواج گرما در سال‌های اخیر نیز به گسترش آتش‌سوزی‌ها در بسیاری از کشورهای اروپایی دامن زده است؛ به طوری که فصل آتش‌سوزی در سال ۲۰۲۶، مجتمع ارتباطات فضای دوردست سازمان NASA در نزدیکی مادرید را تهدید کرد و بیش از ۳۲۰ هزار نفر را تنها در اسپانیا و فرانسه مجبور به تخلیه خانه‌های خود کرد.

آتش‌سوزی‌های شدید همچنان به طور منظم در جنگل‌های شمالی کانادا در حال وقوع هستند و هزاران نفر از بومیان را مجبور به ترک خانه‌های خود کرده‌اند. چنین رویدادهای گسترده‌ای تقریباً هر تابستان در چهار سال گذشته شهرهای آمریکا را تحت تأثیر قرار داده و اغلب منجر به هشدارهای کیفیت هوا برای بیش از ۱۰۰ میلیون نفر شده است.

سانتی در این رابطه اشاره کرد: «ما می‌دانیم که آتش‌سوزی‌ها شدیدتر و مکررتر شده‌اند. آن‌ها حتی در مناطقی اتفاق می‌افتند که به طور طبیعی مستعد حریق نیستند، مانند آمازون یا مناطق توندرا.»

همچنین بحث‌هایی در مورد احتمال برگزاری نسخه بعدی مسابقه XPRIZE با تمرکز بر آتش‌سوزی جنگل‌ها مطرح شده است. اما در حال حاضر، سازمان‌دهندگان این رقابت بر حمایت از استقرار احتمالی امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها در سازمان‌های آتش‌نشانی تمرکز دارند.

سانتی در پایان افزود: «هدف ما این است که تا حد امکان ابزارهای متعددی را فراهم کنیم، اما انتخاب ابزار مناسب برای محیط مناسب نیز اهمیت دارد. یکی از مواردی که ما به شدت روی آن تمرکز داریم، اطمینان از آزمایش و بررسی کامل هر آن چیزی است که توسط مجموعه XPRIZE ارائه می‌شود.»