Cảm biến trí tuệ nhân tạo trong rừng có khả năng ngửi thấy cháy rừng trước khi lan ra

Trên toàn cầu trong năm nay, từ Hy Lạp và Bồ Đào Nha đến Canada và Hawaii, những đám cháy rừng đã bùng cháy ngoài kiểm soát. Và khi thế giới trở nên nóng lên, dự đoán rằng những đám cháy như thế này sẽ càng trở nên tồi tệ và diễn ra thường xuyên hơn.

Đối mặt với mối đe dọa nguy hiểm đến tính mạng và cơ sở hạ tầng, các chính quyền đang tăng cường áp dụng các kỹ thuật chữa cháy đã được thử nghiệm. Nhưng họ cũng đang đầu tư vào các phương pháp tiếp cận mới, cao cấp công nghệ, do một phân khúc mới nổi của các start-up 'firetech' đang đầu tiên.

Dryad Networks, chuyên gia viễn thông có trụ sở tại Berlin, là một trong số đó. Bằng cách kết hợp trí tuệ nhân tạo và Công nghệ Internet của Vạn vật (IoT), Dryad hy vọng giảm thời gian phát hiện cháy rừng từ vài giờ xuống chỉ trong vài phút, giúp lính cứu hỏa có thêm thời gian để phản ứng hiệu quả hơn.

“Hiện nay, chúng ta vẫn chủ yếu dựa vào việc nhìn thấy của con người để phát hiện cháy rừng. Nhưng đến khi ai đó có thể nhìn thấy đám cháy rừng bùng qua tán lá, nó đã rất khó để dập tắt,” Carsten Brinkschulte, Giám đốc điều hành của Dryad, cho biết với TNW. “Thông điệp chúng ta nhận được lần này lần khác là khi đối mặt với đám cháy rừng - thời điểm là tất cả mọi thứ.”

Mạng Internet của Cây

Dryad đã phát triển một bộ công nghệ được cài đặt khắp rừng để phát hiện cháy rừng trước khi lan rộng — một ‘Internet of Trees’ nếu bạn muốn. Khác với các công cụ thông thường như vệ tinh, máy ảnh và tháp canh, mạng lưới của Dryad không cần nhìn thấy đám cháy để biết rằng nó đang diễn ra. 

Các cảm biến hoạt động bằng năng lượng mặt trời, đặt khoảng một cái mỗi hecta khắp tầng thấp của rừng, phát hiện cháy rừng ở giai đoạn đốt cháy sớm bằng cách ‘ngửi’ khí mùi đặc trưng như hydro và carbon monoxide ở lượng vi phân. Chúng cũng theo dõi nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí. 

Một thuật toán học máy tích hợp liên tục huấn luyện các cảm biến để nhận biết mùi cụ thể của rừng mà chúng đặt. Điều này quan trọng để cảm biến có thể, ví dụ, phân biệt giữa khói phát ra từ một chiếc xe tải chạy qua gần và một đám cháy rừng đúng đắn.

Nếu cảm biến phát hiện cháy rừng, chúng gửi cảnh báo đến một cổng mạng gọi là cổng lưới, hoạt động như một bộ định tuyến mạng, gửi dữ liệu từ cảm biến đến một cổng lớn hơn, cổng biên giới. Các cổng biên giới này được đặt tại mép rừng nơi có truy cập đến kết nối băng thông lớn hơn, như 4G hoặc vệ tinh. Cổng biên giới truyền tải thông tin có thể cứu sống trực tiếp đến lính cứu hỏa, họ có thể hiểu dữ liệu trên một nền tảng đám mây. 

Bằng cách làm việc cùng nhau, mạng lưới này của cảm biến và cổng định tuyến cho phép dữ liệu được truyền tải qua một diện tích lớn hơn và duy trì kết nối trong các khu rừng dày đặc, xa xôi. Mạng lưới của Dryad cũng hỗ trợ một loạt các cảm biến của bên thứ ba tương thích, không chỉ riêng của mình. 

“Chúng tôi không muốn độc quyền công nghệ này,” nói Brinkschulte, người mô tả công ty của mình như một tổ chức tác động vì lợi nhuận. “Chúng tôi muốn ngăn chặn đám cháy rừng do con người gây ra và tác động của nó đối với môi trường — công nghệ gần như không quan trọng miễn là chúng ta đạt được kết quả.”  

Thành lập vào năm 2020, Dryad đã huy động được €‎14.5 triệu trong vốn đầu tư và có khoảng 44 nhân viên tại văn phòng của mình tại Brandenburg, Đức. Startup đã bán được 10,000 cảm biến năm ngoái, chủ yếu là cho các công ty dịch vụ công cộng và các đô thị ở miền Nam châu Âu, Canada và Hoa Kỳ.

Hiện đang diễn ra một cuộc thử nghiệm tại trung tâm rừng Eberswalde ở phía Đông Bắc Berlin, một khu vực nổi tiếng với đám cháy rừng ở nước Đức. Hơn 400 cảm biến đã được lắp đặt trong khu vực này.

Ở xa, cơ quan lâm nghiệp CAL FIRE của California đang thử nghiệm công nghệ của Dryad trong rừng redwood dày đặc ở Bắc California. Dryad ước tính rằng trong tương lai CAL FIRE có thể mở rộng mạng lưới này để bao phủ tất cả các điểm nóng cháy rừng ở California với chi phí khoảng $29 triệu. Một con số lớn, nhưng nhỏ bé so với số tiền khổng lồ là $148.5 tỷ mà chính các đám cháy rừng của California năm 2018 đã gây ra. 

Hiện tại, Dryad đang xây dựng 30,000 cảm biến và vài trăm cổng định tuyến, với kế hoạch triển khai hàng loạt vào năm sau. Mục tiêu của họ là triển khai 120 triệu cảm biến trên khắp thế giới vào năm 2030, để cứu sống khoảng 3.9 triệu hecta rừng và ngăn chặn 1.7 tỷ tấn CO2 phát thải (mỗi năm, đám cháy rừng phát thải gấp đôi so với ngành công nghiệp hàng không). 

“Chúng tôi muốn trở thành AT&T của rừng,” nói Brinkschulte, ám chỉ đến tập đoàn viễn thông lớn của Hoa Kỳ. 

Sự gia tăng của firetech 

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu gia tăng, đám cháy rừng đang lan rộng nhanh chóng, cháy lâu dài hơn và càng trở nên mãnh liệt hơn. Hơn 260,000 hecta đất trên khắp Liên minh châu Âu đã bị cháy rụi từ tháng 1 — một diện tích bằng kích thước của Luxembourg.  

Đối mặt với vấn đề ngày càng gia tăng này, các cơ quan chức năng và những người làm công tác cứu hỏa ngày càng chuyển hướng đến các công nghệ như AI, drone, camera hồng ngoại và robot cứu hỏa. 

Trong những năm gần đây, nhiều startup đã xuất hiện như BurnBot, đã phát triển một robot để thực hiện đốt cháy có kế hoạch, hoặc Rain muốn triển khai máy bay trực thăng tự động để chống cháy. Cả hai đều được hỗ trợ bởi quỹ đầu tiên trên thế giới dành riêng cho firetech, Convective Capital ở Hoa Kỳ.

Ở châu Âu, một số đội cứu hỏa đã thử nghiệm drone có tầm xa như những chiếc do công ty startup Hà Lan Avy sản xuất để phát hiện đám cháy sớm và giúp các lính cứu hỏa trên mặt đất theo dõi đám cháy theo thời gian thực. Tại Bồ Đào Nha, các nhà nghiên cứu đang phát triển một chiếc drone có thể dập tắt lửa từ trên cao.  

Ở Đức, OroraTech đang xây dựng một mạng lưới vệ tinh hình ảnh nhiệt được trang bị trí tuệ nhân tạo có thể phát hiện đám cháy rừng trong vòng ba phút kể từ khi nổ ra, ở bất cứ nơi nào trên Trái Đất. Satelit đầu tiên đã được phóng vào quỹ đạo thấp xung quanh Trái Đất trên tàu SpaceX Falcon 9 vào tháng 6.  

Trong lĩnh vực cứu hỏa, chương trình Horizon 2020 của Liên minh châu Âu đang tài trợ phát triển một loại bọt mới kết hợp với nước để tạo ra chất chống cháy hiệu quả hơn nhiều so với nước một mình.    

Đối với Brinkschulte của Dryad, việc kết hợp và tích hợp các công nghệ như vậy là cách tốt nhất để ngăn chặn và kiểm soát đám cháy rừng hủy diệt. “Không có giải pháp tựa bạch kim,” ông nói.    

Ngoài các giải pháp công nghệ cao, còn có các phương pháp quan trọng như đốt cháy kiểm soát để làm mỏng lớp lá rừng và sự nhận thức của người dân.        

Nhưng các nhà khoa học đồng意 rằng nếu không giảm đáng kể lượng khí nhà kính gây biến đổi khí hậu, đám cháy rừng như những gì chúng ta đã trải qua trong năm nay chỉ sẽ trở nên tồi tệ hơn.