Фото: Deep Rajwar от Pexels
В декабре прошлого года фермер сжигал сухие виноградные лозы на своём винограднике в Дейр-Мар-Муссе, городке на холме в 18 километрах к востоку от Бейрута, известном своим монастырём XVIII века и сосновыми лесами. Обычно это было бы опасно, учитывая, что жаркий и сухой климат Ливана может быстро превратить искру в пожар.
Но в тот день худшего удалось избежать. Устройство, созданное немецким стартапом, «почувствовало» дым от пожара, устроенного фермером, и отправило оповещение, что позволило властям предотвратить распространение огня. Учитывая недавний всплеск лесных пожаров, вызванных глобальным потеплением, быстрое обнаружение необходимо как никогда.
В этом случае устройство под названием Silvanet от компании Dryad Networks определило в воздухе уникальные газовые соединения, которые указывали на то, что в Дейр-эль-Медине что-то горело.
По мере повышения средней глобальной температуры и изменения климата лесные пожары становятся всё более катастрофическими, уничтожая населённые пункты и выбрасывая в атмосферу огромное количество парниковых газов. Горящие листья и подлесок могут оставаться незамеченными в течение нескольких часов или даже дней, пока о дыме не сообщат властям очевидцы или пролетающие самолёты.
Поскольку многие лесные пожары тлеют задолго до того, как вспыхивает пламя, появляется возможность использовать оборудование для обнаружения дыма нового поколения. Генеральный директор Dryad Карстен Бринкшульте называет его «электронным носом». «Если вы доберётесь до лесного пожара, когда он ещё маленький, у вас будет гораздо больше возможностей, чем если бы вы обнаружили его, когда он разросся до двух, трёх или пяти гектаров», — говорит он. «В этот момент его очень трудно сдержать».
И как логическое продолжение этого, зарождающаяся отрасль уже разрабатывает планы по созданию эскадрилий пожарных дронов, которые однажды могут постоянно находиться среди деревьев в ожидании сигнала, чтобы потушить пожар до того, как он распространится.
Ежегодно из-за лесных пожаров теряется ещё 23 000 квадратных миль древесного покрова, чем в 2001 году, — площадь, немного превышающая территорию Хорватии. Сотни людей ежегодно погибают в таких пожарах, а ещё почти полмиллиона теряют свои дома или становятся вынужденными переселенцами.
Каждый лесной пожар выбрасывает в атмосферу опасные химические вещества, которые могут увеличить вероятность заболеваний и смертей у людей, живущих за сотни или даже тысячи километров. Согласно исследованию, опубликованному в октябре, в 2010-х годах в результате дыма от лесных пожаров ежегодно умирало на 10 000 человек больше, чем в 1960-х.
И, конечно, чем больше дыма, тем сильнее глобальное потепление. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, лесные пожары в Канаде в прошлом году выбросили в атмосферу около 640 миллионов тонн углерода, что больше, чем ежегодные выбросы ископаемого топлива во всех странах, кроме Китая, США и Индии.
С 2001 года выбросы углекислого газа в результате лесных пожаров увеличились на 60%. И если всего этого недостаточно, то ущерб, который они наносят флоре и фауне, может иметь серьёзные последствия для экосистем и выжженных ландшафтов.
В 2018 году, особенно неблагоприятном для лесных пожаров, Бринкшульте — ветеран немецкой телекоммуникационной отрасли — говорит, что ему пришло в голову, что существующие методы обнаружения не справляются с задачей. Спутники могут обнаруживать лесные пожары из космоса, а камеры могут обследовать территории, подверженные вспышкам, но в обоих случаях пожары должны быть достаточно крупными, чтобы образовывать видимые клубы дыма или пламя, пробивающееся сквозь кроны деревьев.
Бринкшульте говорит, что хотел создать систему, которая распознавала бы пожары до того, как они разрастутся, с помощью «масштабируемой и устойчивой бизнес-модели». Каждый из датчиков Silvanet компании Dryad оснащён полупроводниковым слоем из оксида металла, который реагирует на газы в воздухе.
По словам Бринкшульте, при наличии водорода, монооксида углерода и других газов, как это бывает на ранних стадиях пожара, они изменяют электрическое сопротивление датчика, создавая определенный "отпечаток пальца". Затем искусственный интеллект анализирует состав газа в режиме реального времени. Дриад говорит, что система позволяет пользователям определять местоположение источника пожара в радиусе 320 футов от каждого устройства.
Компания Dryad далеко не единственная в этой сфере. Министерство внутренней безопасности США использует датчики, произведённые компанией N5 из Роквилла, штат Мэриленд.
Они называются N5SHIELD и сейчас установлены на гавайском острове Мауи, который в прошлом году пострадал от катастрофического пожара. Silvanet — основной продукт компании, на сегодняшний день поставлено более 20 000 датчиков. Каждый из них стоит менее 100 долларов, но клиенты также должны платить за доступ к облачной платформе компании.
Компания заявляет, что у неё более 100 клиентов в 20 странах, причём покупателями в основном являются местные органы власти и муниципалитеты. В США Калифорнийское агентство по предотвращению пожаров тестирует 400 датчиков Dryad в демонстрационном государственном лесу Джексон, примерно в 160 милях к северу от Сан-Франциско.
Однако одной из проблем, связанных с сенсорной технологией, является точность. Слишком высокая чувствительность может привести к ложным срабатываниям. И хотя сети индивидуальных детекторов, прикрепленных к деревьям, полезны вдоль пешеходных троп и линий электропередач, пересекающих лесистые районы, где часто начинаются пожары, в других местах они менее эффективны. Для быстрого обнаружения небольших пожаров на более обширных территориях необходимы камеры.
В Туррет-сюр-Лу, деревне на юге Франции, недавно были протестированы специальные камеры, разработанные польской компанией SmokeD. Устройство делает снимки каждые несколько секунд, используя искусственный интеллект для одновременного сравнения каждой фотографии в рамках системы непрерывного мониторинга.
Однако для камер требуется серьёзная инфраструктура, например, точки крепления на возвышении и бесперебойные источники питания, что ограничивает их масштабируемость, особенно в отдалённых районах. Кроме того, само оборудование может стать причиной пожара.
Однако появляется новая спутниковая технология, которая может сделать орбитальные платформы более полезными для обнаружения труднодоступных пожаров. Традиционные спутниковые системы часто не могут обнаружить лесные пожары на ранних стадиях, потому что геостационарные спутники должны находиться на высоте десятков тысяч километров над экватором, что ограничивает их способность делать снимки с достаточным разрешением.
Спутник на низкой околоземной орбите позволяет получать изображения с высоким разрешением, но он не сможет достаточно часто сканировать одну и ту же точку на Земле. Необходимо большое количество спутников, которые могут получать изображения одной и той же местности с полезным разрешением, — говорит Кристофер Ван Арсдейл, руководитель отдела климата и энергетики в Google Research.
В сентябре команда Ван Арсдейла анонсировала FireSat — специально созданную группировку спутников, предназначенную для обнаружения небольших пожаров в глобальном масштабе. К 2028 году FireSat планирует создать группировку из 52 спутников, каждый из которых оснащён тепловыми инфракрасными датчиками, способными выявлять потенциальные пожары практически в любых погодных условиях.
«Дело не в обнаружении, которое меняет правила игры, а в возможности изменить то, как мы управляем пожарами».
Снимки всей планеты в высоком разрешении будут обновляться каждые 20 минут, и, по словам компании, система сможет зафиксировать пожар размером со школьный класс в любой точке планеты в течение этого времени. Первый спутник планируется запустить в начале следующего года.
Другой немецкий стартап под названием OroraTech работает над аналогичной системой. По словам Томаса Грюблера, директора по стратегии и соучредителя OroraTech, компания уже запустила два спутника, и цель состоит в том, чтобы запустить еще 98 до 2028 года. Компания заявляет, что с помощью 100 спутников она сможет обнаружить пожар размером 13 на 13 футов по всему миру в течение 30 минут или меньше.
Грюблер представляет себе мир, в котором они объединят данные с FireSat, обеспечив «ещё более быстрое обнаружение».
Компания Dryad надеется перейти от обнаружения пожаров к их тушению, запуская автономные дроны, которые реагируют на пожары, подобные тому, что чуть не случился в Дейр-Мар-Муссе. «Мы находимся в уникальном положении, когда мы обнаруживаем пожары на такой ранней стадии, что у дронов есть шанс их потушить», — говорит Бринкшульте.
В районах, где регулярно возникают лесные пожары, можно разместить дроны, использующие новые технологии пожаротушения, которые обеспечат быстрое автоматическое реагирование.
Все стартапы, похоже, сходятся во мнении, что лучше всего использовать эти различные технологии вместе. По словам Кейт Дарган, старшего советника Инициативы по борьбе с лесными пожарами Фонда Мура, поток данных, получаемых со спутников, может помочь в принятии будущих мер по смягчению последствий и защите. «Дело не в обнаружении, а в возможности изменить подход к тушению пожаров», — говорит она.
Но Майкл Вара, директор программы по климату и энергетической политике в Институте окружающей среды Вудса при Стэнфордском университете, предостерегает от чрезмерного внимания к технологиям обнаружения пожаров.
Хотя нет никаких сомнений в том, что раннее и точное обнаружение может помочь локализовать некоторые пожары, это верно только в том случае, если у вас есть ресурсы для эффективного использования этой информации. А в подходящих условиях, например, при ветре, некоторые пожары будут распространяться независимо от того, насколько рано вы их обнаружите. «Никакое быстрое обнаружение не изменит тактику или исход некоторых пожаров», — говорит он.
В более широком смысле Вара предупреждает, что по мере того, как технологии обнаружения помогают тушить медленно распространяющиеся пожары, они могут оставлять быстро распространяющимся пожарам больше растительности, которая будет подпитывать их рост.
«Если у нас будут эти спутниковые технологии, камеры и датчики, нам нужно будет также инвестировать в контролируемые ожоги», — говорит он. «Риск заключается в том, что мы слишком много внимания уделяем обнаружению, но мы не должны упускать из виду смягчение последствий и профилактику», — говорит Вара.
