۲ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: امیر خُلَم -پهپادی که برای ردیابی آتش‌سوزی‌های جنگلی استفاده می‌شود (تصویر نمایشی)-photovs/Getty Images
دود آتش‌سوزی‌های جنگلی می‌تواند صدها مایل را طی کند، آسمان را ابری کند و کیفیت هوا را در شهرهای دوردست کاهش دهد. پیش‌بینی اینکه این دودها به کجا رانده می‌شوند، همیشه دشوار بوده است.
اکنون، محققان دانشگاه مینه‌سوتا در شهرهای دوقلو، ربات‌های هوایی را توسعه داده‌اند که مستقیماً به درون دود پرواز می‌کنند و داده‌هایی را جمع‌آوری می‌کنند که می‌توانند پیش‌بینی‌ها را بسیار دقیق‌تر کنند.
کار این تیم، هوش مصنوعی را با دسته‌های هماهنگ پهپادها ترکیب می‌کند. این دستگاه‌های جمع‌وجور، دودهای دود را به‌صورت بلادرنگ شناسایی، ردیابی و نقشه‌برداری می‌کنند.
با انجام این کار، آنها اطلاعات دقیقی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند تا مدل‌های نحوه حرکت آلاینده‌ها در جو را بهبود بخشند.آنها گروهی از ربات‌های هوایی را به حسگرها و هوش مصنوعی مجهز کردند. برخلاف پهپادهای سنتی، این ربات‌ها می‌توانند دود را تشخیص داده و به درون آن پرواز کنند.
آنها داده‌ها را از زوایای مختلف جمع‌آوری کرده و بازسازی‌های سه‌بعدی از دودها می‌سازند. این رویکرد به دانشمندان کمک می‌کند تا نحوه حرکت و پراکندگی ذرات دود را مطالعه کنند.
جیارونگ هونگ، استاد گروه مهندسی مکانیک و نویسنده ارشد، گفت: «یک گام کلیدی، درک ترکیب ذرات دود و نحوه پراکندگی آنها است.» او توضیح داد که ذرات کوچک‌تر می‌توانند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کنند و برای مدت طولانی معلق بمانند. این امر می‌تواند بر کیفیت هوا در مناطق دور از آتش‌سوزی اصلی تأثیر بگذارد.
ربات‌های هوایی مزایایی نسبت به ماهواره‌ها دارند. نیکیل نریشناکومار، دستیار تحقیقاتی فارغ‌التحصیل در موسسه رباتیک مینه‌سوتا و نویسنده اول، گفت: «این رویکرد امکان جمع‌آوری داده‌های با وضوح بالا را در مناطق وسیع – با هزینه کمتر از ابزارهای مبتنی بر ماهواره – فراهم می‌کند. این امر داده‌های حیاتی را برای بهبود شبیه‌سازی‌ها و اطلاع‌رسانی در مورد واکنش به خطر فراهم می‌کند.»
به گزارش آسوشیتدپرس، بین سال‌های ۲۰۱۲ تا ۲۰۲۱، سوختگی‌های از پیش تعیین‌شده در ایالات متحده باعث ۴۳ آتش‌سوزی جنگلی شد. این رویدادها نیاز به ابزارهای مدیریت دود قابل اعتمادتر را برجسته کردند.
سیستم‌های مدل‌سازی قبلی، رفتار آتش و دود را ثبت می‌کردند، اما همچنان در دقت داده‌ها و مشاهدات میدانی شکاف‌هایی وجود داشت.تیم مینه‌سوتا سیستم هماهنگ خود را برای بستن این شکاف‌ها آزمایش کرد. ربات‌ها، دودها را در زمان واقعی ردیابی کرده و تجزیه و تحلیل الگوی جریان را انجام دادند.
این روش همچنین از توصیف ذرات با استفاده از هولوگرافی درون‌خطی دیجیتال پشتیبانی می‌کند. این پیشرفت‌ها، مدل‌های پیش‌بینی‌کننده‌ای را که تلاش‌های واکنش در طول آتش‌سوزی‌ها را هدایت می‌کنند، بهبود می‌بخشد.این فناوری می‌تواند فراتر از آتش‌سوزی‌های جنگلی باشد. محققان کاربردهایی را در نظارت بر طوفان‌های شن، فوران‌های آتشفشانی و سایر خطرات هوایی می‌بینند. هدف بعدی آنها تبدیل سیستم به ابزاری عملی برای تشخیص زودهنگام آتش‌سوزی است.
هونگ گفت: “شناسایی زودهنگام کلید است. هر چه زودتر بتوانید آتش را ببینید، سریع‌تر می‌توانید پاسخ دهید.”
این گروه پیش از این پهپادهای خودکاری با دید کامپیوتری برای دنبال کردن دود تولید کرده بود. سیستم فعلی بر اساس آن کار با ردیابی هماهنگ چند پهپاد ساخته شده است.این تیم همچنین در حال بررسی پهپادهای VTOL با بال ثابت است که می‌توانند به صورت عمودی بلند شوند و بیش از یک ساعت پرواز کنند. این استقامت، آنها را برای نظارت بر مناطق وسیع مناسب‌تر می‌کند.
در کنار هونگ و نریشناکومار، شاشانک شارما و سریجان کومار پال از موسسه رباتیک مینه سوتا نیز در این پروژه مشارکت داشتند. این کار همچنین از منابع آزمایشگاه سنت آنتونی فالز بهره برد.
با ترکیب رباتیک و علوم محیطی، محققان در حال ایجاد ابزارهای مقرون به صرفه‌ای هستند که جمع‌آوری داده‌ها را بهبود می‌بخشند.با ردیابی بهتر دود، جوامع و سازمان‌ها می‌توانند سریع‌تر به تهدیدات آتش‌سوزی‌های جنگلی پاسخ دهند و اثرات بهداشتی ذرات معلق در هوا را کاهش دهند.
