Kann KI zur Rettung kommen, wenn sich die Brände in Kalifornien verschlimmern?

28. August 2023

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von Hayley Smith, Los Angeles Times

Eines Nachts in diesem Monat wurde Scott Slumpff kurz vor 3 Uhr morgens durch das Klingeln einer SMS geweckt.

„In Ihrem Interessengebiet wurde eine ALERTCalifornia-Anomalie bestätigt“, hieß es in der Nachricht.

Slumpff, ein Bataillonschef des kalifornischen Ministeriums für Forstwirtschaft und Brandschutz, trat in Aktion. Die Nachricht bedeutete, dass das neue künstliche Intelligenzsystem der Behörde mit einer entfernten Berggipfelkamera im San Diego County Anzeichen eines Waldbrandes identifiziert hatte.

Innerhalb weniger Minuten wurden die Einsatzkräfte zu dem aufkeimenden Feuer am Mount Laguna entsandt und löschten es, bevor es größer als eine 10 mal 10 Fuß große Fläche wurde.

Ohne die Alarmierung „hätten wir erst am nächsten Morgen von dem Feuer erfahren, als die Leute unterwegs waren und Rauch sahen“, sagte Slumpff. „Wir hätten wahrscheinlich eher Hunderte von Hektar als einen kleinen Fleck betrachtet.“

Die schnelle Reaktion war Teil eines neuen KI-Pilotprojekts, das von Cal Fire in Zusammenarbeit mit dem ALERTCalifornia-System der UC San Diego durchgeführt wurde, das 1.039 hochauflösende Kameras an strategischen Standorten im gesamten Bundesstaat unterhält.

Die KI überwacht ständig die Kameraübertragungen auf Anomalien wie Rauch und alarmiert Cal Fire, wenn sie etwas erkennt. Ein rotes Kästchen hebt die Anomalie auf einem Bildschirm hervor, sodass die Beamten sie schnell überprüfen und reagieren können.

Das Projekt wurde erst vor zwei Monaten in sechs Cal Fire-Notfallzentralen im Bundesstaat eingeführt. Aber der Machbarkeitsnachweis war bereits so erfolgreich – er identifizierte 77 Brände korrekt, bevor irgendwelche Notrufe protokolliert wurden –, dass er bald in allen 21 Zentren eingeführt wird.

„Der Erfolg dieses Projekts sind die Brände, von denen man nie etwas hört“, sagte Phillip SeLegue, Stabschef der Feueraufklärung bei Cal Fire.

Das Programm mache Cal Fire zur ersten und einzigen Feuerwehragentur der Welt, die über ein solches System verfügt, sagte SeLegue. Obwohl andere Behörden ähnliche Tools testen, werden diese nicht direkt an die Feuerwehr weitergeleitet, um eine sofortige Reaktion zu ermöglichen.

Auf diese Weise könne die KI aus dem immensen Wissen von Cal Fire über die Brandaktivität lernen, sagte Neal Driscoll, Direktor von ALERTCalifornia. Da das Training der KI auf einem Ja-Nein-Binärsystem basiert, wird es jedes Mal, wenn ein Beamter von Cal Fire bestätigt, dass es sich bei dem, was das System identifiziert hat, tatsächlich um einen Brand handelt, umso intelligenter.

„Diese Gelegenheit, sie die KI unterrichten zu lassen – bessere Fachkenntnisse gibt es nicht“, sagte Driscoll, der auch Professor für Geologie und Geophysik an der UCSD ist.

Die KI sei bereits darin verfeinert worden, Rauch von anderen Anomalien – wie Nebel und Wolken – aus meilenweiter Entfernung zu unterscheiden, sagte er. Dies ist besonders nützlich in abgelegenen ländlichen Gebieten, in denen weniger Menschen in der Nähe sind, um Rauch oder Flammen zu melden.

In den fast zwei Monaten, seit Cal Fire zum ersten Mal Zugriff auf die KI erhielt, hat das Programm die Behörde auf 128 Vorfälle aufmerksam gemacht, bevor Notrufe protokolliert wurden – manchmal mehr als 20 Minuten zuvor, wie aus Daten hervorgeht, die The Times zur Verfügung gestellt wurden. Bei 77 davon handelte es sich nachweislich um Brände.

Das Netzwerk umfasst sowohl stationäre Kameras als auch Schwenk-/Neige-Zoomkameras mit Nahinfrarot-Nachtsichtfunktionen, die zusammen riesige Petabytes an Daten sammeln. Vor der Implementierung von KI wurde das Filmmaterial manuell von Mitarbeitern in den Kommandozentralen überwacht, die von Natur aus anfällig für Ermüdung und menschliches Versagen sind.

„Zuvor würden wir mehrere Bereiche mit erhöhter Brandgefahr oder erhöhter Brandaktivität überwachen“, sagte SeLegue inmitten des sanften blauen Leuchtens der Monitorbildschirme im Kontrollraum des Southern Region Interagency Operations Center im Riverside County. „Anstatt ständig auf den Bildschirm zu schauen, muss Ihr Auge nur noch dort nach oben schauen, wenn [die KI] etwas fängt.“

Es gibt auch andere Fortschritte. Das UCSD-Team hat mit dem US Geological Survey zusammengearbeitet, um mithilfe der Light Detection and Ranging (LIDAR)-Technologie nahezu den gesamten Bundesstaat zu kartieren. Dadurch erhält Cal Fire Informationen über Vegetation und Treibstofffeuchtigkeit, Dürre, Baumsterblichkeit und andere Landschaftsfaktoren, die sich darauf auswirken können Brandverhalten.

„Wenn also die Saison voranschreitet und sich diese leichten, auffälligen Brennstoffe ändern, erkennt das System ihre Veränderungen, und wir integrieren sie in unser Brandmodellierungsprogramm“, sagte SeLegue.

Das System hat sich auch für die Strafverfolgung als hilfreich erwiesen, da Ermittler mithilfe des Filmmaterials auf die ersten Momente der Brandentfachung zurückblicken können, während sie an der Ermittlung der Brandursache arbeiten.

Das Programm erhält Mittel aus Bundesinvestitionen, Zuschüssen und anderen Sponsoren, darunter Cal Fire, das in den letzten vier Jahren etwa 20 Millionen US-Dollar investiert hat. Cal Fire sponsert mittlerweile 201 der mehr als 1.000 Kameras im Bundesstaat.

Driscoll sagte, er könne sich vorstellen, dass die KI-Technologie zur Überwachung von Erdbeben, Erdrutschen, Lawinen und anderen Gefahren in Kalifornien eingesetzt werde und schließlich auf andere Bundesstaaten und Behörden ausgeweitet werde.

„Wir wollen die beste Mausefalle bauen“, sagte er. „Es herrscht ein extremes Klima – wir müssen zusammenarbeiten und Mittel und Vermögenswerte nutzen. Dieser Wettbewerb wird uns zu besseren Technologien treiben.“

Diese Technologie ist nur der Anfang.

Die NASA finanziert auch die Forschung zu KI-Maschinenlernen und anderen Werkzeugen für Klima- und Wissenschaftsmissionen, sagten Beamte kürzlich bei einer Pressekonferenz.

Die Mission „Surface Water Ocean Topography“ der Agentur, die vom Jet Propulsion Laboratory in La Cañada Flintridge aus durchgeführt wird, misst fast das gesamte Wasser des Planeten, während ihr NISAR-Satellit den Globus umkreist, um fortschrittliche Radarbilder und andere Daten zu sammeln.

„Innerhalb der nächsten zwei Jahre werden wir zwischen SWOT und NISAR den gesamten Datenbestand der NASA für Geowissenschaften verdoppelt haben“, sagte Karen St. Germain, Direktorin der Geowissenschaftsabteilung der NASA. Werkzeuge der künstlichen Intelligenz „werden immer wichtiger, um die immer größer werdenden Datenmengen zu verwalten und ihnen Bedeutung zu entlocken.“

Die Agentur erforscht auch unbemannte Flugzeuge und Drohnen, die bei der Notfallreaktion bei Waldbränden helfen könnten, sagte Huy Tran, Luftfahrtdirektor am Ames Research Center der NASA im Silicon Valley.

„Dies würde uns bei der sogenannten ‚zweiten Schicht‘ helfen“, sagte Tran und meinte damit, dass, wenn die Besatzungen abends abreisen, „unsere unbemannten und ferngesteuerten Flugzeuge mit neuen Flugverkehrsmanagementsystemen es uns ermöglichen würden, das Feuer nachts zu löschen.“ , wenn das Lauffeuer relativ ruhig ist.“

Die Innovationen sind willkommen, da der Klimawandel in Kalifornien und anderen Teilen der Welt weiterhin zu größeren, schnelleren und häufigeren Bränden führt. Achtzehn der 20 größten Waldbrände des Bundesstaates haben seit dem Jahr 2000 gebrannt, und im Jahr 2020 erlebte der Bundesstaat seinen ersten Brand auf einer Fläche von einer Million Hektar.

Im vergangenen Jahr kamen bei Waldbränden in Kalifornien neun Menschen ums Leben. Der Mühlenbrand im Siskiyou County zerstörte das Viertel Lincoln Heights in Weed, während die Brände von McKinney und Oak im Mariposa County jeweils fast 200 Gebäude zerstörten. Der Küstenbrand in Orange County forderte mindestens 20 Häuser.

Nick Schuler, stellvertretender Direktor für Kommunikation und Notfallbewusstsein bei Cal Fire, erinnerte sich an einen kürzlichen Vorfall, bei dem er ALERTCalifornia-Kameras einsetzte, um einen Brand in Topanga von einer Kommandozentrale in San Diego aus zu überwachen.

Allein durch einen Blick auf den Bildschirm konnte er fundierte Entscheidungen über Straßensperrungen, Versorgungsabschaltungen und andere kritische Reaktionsmaßnahmen treffen.

„Ich konnte das Situationsbewusstsein im Wesentlichen 150 Meilen vom Ort des Geschehens entfernt verbessern, und bevor die ersten Ressourcen vor Ort waren“, sagte er.

Er fügte hinzu, dass es zwar auch andere Feuerwehren gibt, die mit KI experimentieren, „sie aber bei weitem nicht auf dem Niveau einer 911-Notrufzentrale sind – und tatsächlich in der Lage sind, Entscheidungen in Sekundenbruchteilen auf der Grundlage dieser neuen Technologie zu treffen.“

2023 Los Angeles Times.

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