Combatendo os incêndios florestais recordes do Canadá com uma combinação de IA e intuição 

Como gestor de incêndios florestais de longa data em Alberta, Canadá, Ed Trenchard está habituado a tomar decisões difíceis durante emergências voláteis. Mas, este ano, essa situação aconteceu repetidas vezes durante a pior temporada de incêndios florestais já registrada no país, com incêndios forçando milhares de pessoas a deixarem suas casas e queimando uma quantidade sem precedentes de 17 milhões de hectares (42 milhões de acres), de acordo com o Centro Interinstitucional Canadense de Incêndios Florestais. 

Uma das principais funções de Trenchard em Alberta é decidir onde posicionar equipes de bombeiros, helicópteros e outros recursos um dia antes da previsão de início de um incêndio florestal. A tarefa é como mover peças de xadrez em uma batalha de alto risco contra um oponente que pode ser ainda mais agressivo do que o esperado, ou que pode nem aparecer. Ele e seus colegas oficiais de serviço tomam decisões diariamente com base nas classificações de perigo de incêndio, requisitos de cobertura e intuição. 

“Do ponto de vista da resposta a emergências, contamos com os agentes de plantão para tomar uma decisão. Certo ou errado, eles devem tomar uma decisão”, disse Trenchard, especialista em gerenciamento de incêndios florestais e oficial de serviço regional e provincial da Alberta Wildfire, a agência local de combate a incêndios florestais. “Pode haver muita pressão sobre uma pessoa.” 

Mas em 2022, a Alberta Wildfire começou a usar uma ferramenta alimentada por IA para ajudar os oficiais de serviço a tomarem decisões e usar recursos de forma mais estratégica. Construída pela AltaML, desenvolvedora de soluções de IA baseada em Edmonton, Alberta, a ferramenta aproveita o aprendizado de máquina para analisar dezenas de milhares de dados e prever a probabilidade de novos incêndios no dia seguinte em cada região. 

Para o planejamento diário de combate a incêndios, Trenchard disse que os oficiais de serviço têm usado um sistema canadense de décadas, que classifica o perigo e a ocorrência de incêndios, ou o risco previsto e a gravidade com base no clima, nas condições da floresta e em outros fatores ambientais. Eles também incorporam sua intuição, baseada em anos de experiência e conhecimento local, como a proximidade de um incêndio das casas ou se é um fim de semana de feriado repleto de fogueiras. 

Os desafios surgem quando o perigo de incêndio é moderado e os agentes precisam tomar uma decisão. Esta pode ser uma tarefa difícil para gestores menos experientes e que se tornou cada vez mais crítica com o aumento de incêndios florestais extremos que devastam regiões em todo o mundo. 

Para garantir que estão preparados, muitos oficiais de serviço superestimam os recursos de que precisarão, como contratar uma tripulação de helicóptero de reserva para um risco de incêndio que não se concretizou, disse Trenchard. Ele acrescentou que este tipo de decisões levou a custos mais elevados em recursos não utilizados e sobrecarregou o número limitado de helicópteros disponíveis. Mas, estar despreparado quando ocorre um desastre, é pior. 

“É uma contradição estranha em que vivemos como socorristas. Este ano ficamos sem helicópteros. Precisávamos de mais recursos do que os disponíveis, desde escavadeiras a bombeiros”, disse Trenchard, explicando que as decisões, envolvendo quando e se é necessário contratar helicópteros caros, tornaram-se ainda mais cruciais com os graves incêndios deste ano. 

É aí que a ferramenta de IA pode ajudar. Empoderado pelo Microsoft Azure Machine Learning, um serviço de IA do Azure, o sistema de previsão de ocorrências de incêndios florestais do AltaML pode analisar fontes de dados granulares para fornecer aos oficiais de serviço insights mais específicos sobre as regiões que cobrem. Treinada com base em uma enorme quantidade de dados históricos de incêndios, a ferramenta faz previsões com base nas condições climáticas e florestais regionais. Também integra dados sobre as emissões globais de carbono e o dia da semana, para aprender correlações entre incêndios florestais, alterações climáticas e comportamento humano. 

A AltaML melhorou continuamente o modelo de IA para prever com precisão a probabilidade de um novo incêndio florestal em 80% das vezes. Trenchard disse que essas melhorias aumentaram a confiança dos oficiais de serviço na ferramenta, desde a sua implementação no ano passado. 

“Normalmente, a ferramenta comprova o que os agentes de serviço mais experientes consideram, permitindo que os mais novatos adquiram esse conhecimento sem levar anos a chegar lá”, disse ele, tendo em vista as reformas iminentes de gestores de longa data. “Isso proporciona às pessoas mais confiança nas decisões que estão tomando.” 

Um painel fácil de usar mostra a probabilidade de incêndios matinais e vespertinos para ajudar os oficiais de serviço a otimizar os horários de turnos. Uma prova de conceito concluída pela AltaML descobriu que o modelo pode ajudar a Alberta Wildfire a otimizar recursos e economizar de CA$ 2 milhões a CA$ 5 milhões em custos operacionais anuais, de acordo com a empresa. A estimativa vem do modelo que analisa dados históricos e prevê corretamente a ausência de incêndio nos dias em que os oficiais de serviço contrataram aeronaves de reserva ou equipamentos pesados ​​​​que não foram utilizados. 

Trenchard disse que o objetivo da agência de melhorar eficiência de custos é equilibrado com a gravidade do incêndio e a proximidade das residências. Sua visão para a ferramenta é prever com mais precisão quando e onde um incêndio começará, seu crescimento nos próximos 10 dias e o impacto nas comunidades próximas. 

“Acho que estamos no caminho certo com a IA para responder a questões sobre ter recursos no lugar certo e na hora certa para responder aos incêndios”, disse ele. “Acho que ainda não chegamos lá.” O trabalho na ferramenta vem do GovLab.ai, um centro de inovação formado pela AltaML, o governo de Alberta e pela Mitacs, uma organização de pesquisa sem fins lucrativos, para ajudar os setores públicos a resolverem problemas sociais com IA. Além da ferramenta contra incêndios florestais, o laboratório está trabalhando em modelos de IA que podem analisar tendências de matrículas em escolas em projeto e imagens de satélite para infestações prejudiciais de besouros nas florestas. 

“Novos avanços na inteligência artificial aplicada estão ajudando empresas e governos a tomar melhores decisões e a fornecer melhores serviços”, disse Nate Glubish, Ministro de Tecnologia e Inovação de Alberta. “Criei o GovLab.ai em parceria com a AltaML para acelerar nossa adoção da IA ​​como ferramenta de resolução de problemas. Nosso modelo de previsão de incêndios florestais é apenas um exemplo interessante de como Alberta está trabalhando para se tornar a jurisdição mais inovadora do Canadá.” 

A Microsoft é o principal fornecedor de tecnologia do hub, com engenheiros colaborando nos processos técnicos. A função faz parte de um objetivo maior de mitigar a devastação dos incêndios florestais com IA, incluindo uma estrutura desenvolvida pelo AI for Good Lab da Microsoft. O laboratório também está trabalhando com organizações para detectar, prever e suprimir incêndios florestais com soluções de IA e recentemente executou seus modelos na avaliação de danos causados ​​por incêndios florestais no Havaí com imagens de satélite, para ajudar grupos de ajuda humanitária. 

Para Graham Erickson, desenvolvedor sênior de Machine Learning da AltaML, a ferramenta preditiva de Alberta destaca o poder da IA ​​e das parcerias público-privadas. O tesouro de dados históricos do Alberta Wildfire abrange décadas, com detalhes sobre tamanho, causa, localização, hora de início, duração, condições climáticas, pessoal, equipamento de supressão e área queimada para cada incêndio florestal que ocorreu na província. 

Trenchard disse que o órgão público não tem recursos para entender isso. Mas o AltaML pode trazer a agilidade de uma empresa privada e transformar os dados em ferramentas que ajudam os agentes em serviço a compreender melhor as florestas protegidas de Alberta, uma enorme extensão de terra de 39 milhões de hectares, maior que a Alemanha. A tecnologia pode ajudar a codificar a experiência de gestores experientes da vida selvagem. 

“O aprendizado de máquina nos permite ser mais personalizados para uma região ou compreender padrões específicos”, disse Erickson. “Essa adaptabilidade é uma virada de jogo para problemas complexos.” 

Erickson também aprecia a oportunidade de fazer um trabalho significativo na sua província natal, onde os incêndios queimaram um recorde de 2 milhões de hectares (5 milhões de acres) e exigiram a ajuda de quase 4.000 bombeiros internacionais, de acordo com Alberta Wildfire. Os incêndios também ameaçaram a produção de petróleo e gás e perturbaram a vida de milhares de pessoas. 

“As tragédias dos incêndios florestais deste ano foram horríveis no Havaí e no Canadá”, disse ele. “Este é um local significativo para trabalhar e quando vejo que meu conhecimento pode ser usado na resposta a desastres naturais, é muito gratificante.” 

Imagem superior: Bombeiros sul-africanos, entre quase 4.000 bombeiros internacionais que ajudaram Alberta este ano, respondem a um incêndio florestal na área florestal de Edson, no centro de Alberta, em 7 de junho de 2023. Foto do governo de Alberta.