《科学画报》
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扑灭野火的高科技工具
2022-08-18 09:44:00近年来，澳大利亚、美国等地接连发生大规模野火。随着气候变化，未来人们将面对更频繁、更大、更严重的野火，依靠传统的灭火手段难以达到理想的效果。科技人员正在开发更尖端的工具，让消防人员能够更快、更安全地控制和扑灭野火。
及时发现火情
扑灭野火的第一步是及时发现火情，然而，目前的实际情况往往是：当火情被发现的时候，野火已经蔓延开来了。现在的大多数火灾是由市民或飞行员报告的，等到消防部门做出反应时，火灾可能已经持续了数小时，甚至好几天。
一些科研机构正在尝试利用人工智能技术监测处于“萌芽”状态的野火，从而减少因火情报告不及时而导致的救灾响应延迟。例如，一家美国科技公司开发了一个人工智能系统。该系统每隔10分钟搜索一次气象卫星拍摄的图像，在上面寻找野火发生的迹象，如烟雾、红外数据的变化等。系统会运行多种算法，不同的算法对应野火的不同属性。如果通过计算判定发生火情，系统就会向当地的消防部门发送警报，告知火场的经纬度和到达那里的路线。
消防人员表示，这种人工智能系统对他们的帮助非常大，特别是火灾发生在晚上，或者在距离较远的山上时，凭人力很难确定火场的实际位置。该系统运行两年来，取得了令人满意的效果：迄今已经发现了6000多起火灾，其中一些火灾面积非常小，有些在短短几分钟内就被发现了。
像这样监测火灾“萌芽”状态的技术还有不少。美国一些地区安装了联网的火灾监控摄像头。它们能够扫描和拍摄火灾易发区域，每10秒就将图像发送到当地的消防应急中心，那里的工作人员会一直密切观察拍摄情况。摄像机还与人工智能软件相连，该软件将拍摄的图像与同一地点的历史照片进行比较。一旦发现异常情况，紧急救援人员会立即得到通知，并前往该地进行核实。
从目前的运行情况看，与依靠人力报告火情相比，该系统发现火情的时间平均缩短了十几分钟——别小看这十几分钟，它可能意味着小火苗与失控的森林大火之间的区别。
预测野火路径
野火之所以危险，是因为它们够“野”——一旦被点燃，它们就会在短短几秒钟内改变蔓延的速度和方向，这使得火焰的动向非常难以预测。在大多数情况下，人们都是通过人工判断野火发展趋势：观察天气、地形和植被干燥度等情况，然后将相关信息和数据汇总后进行分析。这种方式耗时很长，有时可能需要一天时间，而火情变化飞速，人力推算的速度远远跟不上。
现在，消防机构拥有了强大的新工具作为助手。研究人员利用美国加州大学圣迭戈超级计算中心的平台开发了一个人工智能系统，可以在几分钟内创建火灾未来轨迹的预测地图。
该系统运用了多项深度学习算法，可以处理有关天气、地形、植被干燥度等实时数据，这些数据来自卫星、地面传感器、摄像头以及配备红外雷达的飞机。研究人员将这些信息整合在一起，并将它们输入相关的模型。该模型可以预测出未来6小时内火灾的位置、蔓延速度和方向。
这些预测有助于救援指挥者做出关键的判断，例如将有限的消防人员派往何处，以及是否发布疏散命令。在野火频频发生的美国加州，不少消防部门经常使用这个火灾预测系统来扑灭野火。还有很多其他机构也在测试这项技术。
无人机大显身手
扑灭野火时，通常需要出动飞机和直升机观测火情和投掷阻燃剂，但它们执行任务时有很多限制，例如在天黑后、烟雾浓重的环境中或者过于狭窄的空间内都无法飞行。飞越熊熊大火也会使飞行员和机组人员处于危险之中。根据美国林务局统计，大约四分之一的山地消防员死亡事故与航空有关。
与传统的载人飞行器相比，无人机具有很多优势，因此越来越多地出现在火灾现场。2020年，美国西部山火肆虐，消防人员动用了20多台配备红外热像仪的无人机，遥控它们透过浓浓的烟雾观察火场情况，拍摄高分辨率图像，获取其他实时数据，为救援指挥者提供用于决策的关键信息。
一些无人机还配备了阻燃系统，这是一种安装在无人机底部的漏斗形装置，可以在大约4分钟内投掷450个小型燃烧球。这些燃烧球看起来就像乒乓球，它们被投放到接近火场的地区，落到地面后，装填在球中的两种化学物质就会发生反应，引发小规模可控火灾，从而阻止大火蔓延。
2020年8月，美国科罗拉多州发生的野火烧毁了超过13平方千米植被。消防人员利用无人机投掷燃烧球，引燃了火场附近的树木，形成了一个烧焦的屏障。它还与另外两条围堵线连接起来，形成了范围更广、更有效的防火屏障。
无人机空投燃烧球快速、高效且用途广泛，有助于降低在危险地形上使用飞机或直升机的风险，而且投放更加精确。未来，无人机还将在扑灭野火的工作中发挥更大的作用。例如：利用高空无人机在火场上方巡航多天以拍摄连续的火灾现场视频；天黑以后或者能见度不佳时，可以遥控无人机携带物资扑灭火焰。
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