Investigadores del Centro Nacional de Inteligencia Artificial (Cenia) buscan desarrollar para Chile soluciones tecnológicas capaces de detectar a tiempo el origen de incendios forestales, y de esta manera contribuir con información que posibilite una mejor gestión de las emergencias. Para ello, el grupo liderado por el Dr. Cristian Buc ha iniciado una colaboración con una entidad francesa sin fines de lucro, que a su vez es responsable del diseño de un sistema basado en “IA” para la pesquisa oportuna de señales de humo en fases iniciales de los siniestros. Este sistema tiene la particularidad de ser mucho más barato que otras soluciones en el mercado, y por ende se puede escalar a nivel nacional. El investigador dijo que su propósito es colaborar con eventuales soluciones innovadoras ante el problema.“Las tecnologías existen y ya estamos en contacto con especialistas que han pasado muchos años desarrollando metodologías que funcionan a un buen nivel y a un costo bajísimo. Nuestra meta es encontrar una colaboración a nivel local para materializar la idea, que podría brindar información relevante para una mejor toma de decisiones por parte de las autoridades en situaciones de emergencia”.
Este organismo es Pyronear, una “non profit” francesa nacida con el propósito de la conservación de los bosques, que ha creado y perfeccionado en los últimos un sistema de detección temprana utilizando métodos de “computer vision” o “visión por computadora”. El costo de la tecnología desarrollada en el país europeo es de hasta cien veces menos que sus competidores en el mercado. La “computer vision” es un campo de la inteligencia artificial (IA) que permite que las computadoras y los sistemas obtengan información significativa de imágenes digitales, videos y otras entradas visuales, y tomen medidas o hagan recomendaciones basadas en esa información. Se trata de uno de los campos más en boga de la tecnología pilar de la “cuarta revolución industrial”.
Si la IA permite que las computadoras piensen, la visión por computadora les permite ver, observar y comprender. Funciona de manera similar a la visión humana, aunque evidentemente no depende de la naturaleza, sino una profunda comprensión del entorno a través del entrenamiento de modelos algorítmicos con datos. La idea es diseñar un modelo local que opera en dos ejes: proactivo y reactivo, explica el Dr. Buc, del Cenia. “Nuestro objetivo es tener una aplicación que sea un soporte para la gestión de la autoridad durante los incendios, llegando a proporcionar información desde tres niveles en los que podamos tener influencia, detectando el siniestro antes de que parte, y luego prediciendo por dónde se va a mover, con datos meteorológicos, satelitales e incluso de redes sociales. Básicamente es utilizar información en tres niveles, de manera de tener una respuesta holística ante las emergencias”.
En Chile, entre 2015 y 2016 se quemaron más de 570 mil hectáreas de predios, y el gran incendio ocurrido en el mes de febrero (que cruzó cuatro regiones) superó por sí solo las 250 mil hectáreas. Una clasificación de la Corporación Nacional Forestal (Conaf) plantea que existen cuatro grupos de causas de incendios forestales: accidentales, intencionales, naturales y de causa desconocida. Según la agencia estatal, el ser humano es el principal responsable de los incendios: el 99% de ellos se inician por descuidos o negligencias en la manipulación de fuentes de calor, o por prácticas agrícolas o por intencionalidad, originada en motivaciones de distinto tipo, incluso la delictiva. Pese a esto, las condiciones climáticas de la actualidad hacen que estas emergencias, más allá de la naturaleza de su origen, se tornen rápidamente fuera de control.
Fuego y cambio climático
La evidencia científica da cuenta de una estrecha relación entre el cambio climático y emergencias vinculadas al fuego, debido a factores como el aumento de la temperatura, los cambios en los patrones de lluvia y nieve, los cambios en las comunidades de plantas y otras alteraciones similares. El último incendio, por ejemplo, arrasó en solo cinco días lo que típicamente podría quemarse en dos años.
A nivel de la detección temprana de estos fenómenos, la tecnología basada en inteligencia artificial aún no comienza a jugar un papel preponderante. Pyronear, una entidad no gubernamental que utiliza también tecnología de aprendizaje profundo para la preservación de los bosques dispone de una de las herramientas más innovadoras en la materia. Esta se basa en tres ejes: primero, la vigilancia a través de cámaras instaladas en torres; el procesamiento de imágenes, analizando pistas visuales; y la generación de alertas automáticas. En Chile, de acuerdo al análisis del Cenia, existen varios avances por desarrollar previo a materializar un proyecto de esta envergadura y que permita implementar una solución que tome como referencia la tecnología francesa. La primera de ellas es la conectividad. “El lugar donde detectas la señal necesita una conexión de red, lo cual es ya un problema”, precisa el Dr. Buc.
En segundo orden, los datos: la efectividad del sistema requiere de un profundo entrenamiento que posibilite discriminar entre “falsos positivos” y origen del fuego con potencial destructivo. Los modelos de IA dependen de los datos, pero para avanzar en esto, la colaboración con la firma europea permitirá sortear esta eventual brecha, además de disponer del diagrama de los servicios que ellos ya tienen instalados.
Con esto, la tercera barrera sería la de los costos. El proyecto requeriría tener cámaras con entre 10 y 20 kilómetros de cobertura, que son las que irían integradas con el sistema desarrollado en colaboración entre Cenia y la firma europea. En este aspecto, por su condición de entidad sin fines de lucro, el acuerdo con Pyronear ayudaría a reducir significativamente los costos. “El problema no es tanto cubrir los territorios con cámaras, sino la combinación de los tres factores, y que esto permita tener datos con la suficiente calidad para entrenar los modelos. El desarrollo de esta tecnología depende de eso”, señala el investigador del organismo de investigación chileno. En efecto, las soluciones basadas en computer vision requieren de analizar datos una y otra vez hasta que es capaz de establecer distinciones y reconocer imágenes.
Soluciones de este tipo se utilizan en industrias que van desde la energía y los servicios públicos hasta la fabricación y la automoción, y el mercado sigue creciendo. Se espera que alcance los 48 600 millones USD para 2022, según proyecciones de IBM. Por ejemplo, para entrenar a una computadora para que reconozca llantas de automóviles, necesita recibir grandes cantidades de imágenes de llantas y elementos relacionados con llantas para aprender las diferencias y reconocer este elemento sin cometer errores.
Modelos reactivos y productivos
El Dr. Buc precisa que el primer eje del proyecto, el que dispone de estas cámaras, es el proactivo. El equipamiento operaría rotando en 360 grados de forma permanente, tomando fotos y enviándolas al nivel central. Eventualmente, el sistema podría operar como una herramienta de alertas, y no de transmisión vía streaming, por ejemplo, debido a las dificultades de conectividad. “A través de esta red de cámaras se podrían detectar señales de humo, y precisar que en determinada geolocalización está comenzando un incendio y se puede bombardear con agua para que la emergencia no se expanda y se pierda de control el fuego. En suma, es un modelo de detección de señales de humo combinado con cámaras ubicadas en posiciones estratégicas”.
Otro hito de interés en el desarrollo de este proyecto es la reciente liberación por parte de Google de un set de datos satelitales para el entrenamiento de modelos predictivos. Esto sería fundamental para el segundo eje de la iniciativa que busca impulsar Cenia: la predicción de cómo se moverá el incendio, en función de parámetros ambientales o meteorológicos, como la dirección del viento, la ubicación de los bosques o la temperatura. El sistema también podría alimentarse con imágenes enviadas por los propios ciudadanos a través de la geolocalización de redes sociales, algo que ya se utiliza en otras aplicaciones, con la finalidad de hacer análisis de daños estructurales de siniestros ambientales. “La idea es que la autoridad pueda tomar esta información y disponer de información para movilizar recursos y adoptar mejores decisiones”, resumió el investigador de Cenia.
Tecnología contra la crisis global
Se espera que la inteligencia artificial cumpla un rol fundamental en la gestión de los grandes desafíos de este siglo, entre ellos, acaso el más relevante, la crisis climática. Esta, de acuerdo a un informe del Panel Intergubernamental en Cambio Climático de Naciones Unidas, representa un enorme riesgo para Chile, pues se encuentra entre los 10 países más vulnerables a los efectos de la crisis (cumple siete de los nueve criterios establecidos como de amenaza). De hecho, ya sufre una megasequía de enormes proporciones, una de las más graves a escala global, y que constituye uno de los principales factores para la propagación de siniestros. De hecho, el 72% de la superficie de Chile sufre de sequía en algún grado. 156 de las 345 comunas del país presentan riesgo de desertificación, amenaza que podría afectar a más de seis millones de habitantes (38% de la población). “Estamos en contacto con científicos que tienen el conocimiento y nosotros, por nuestra parte, tenemos la capacidad de implementarla, además de desarrollar modelos que sean óptimos para el funcionamiento de la tecnología en la realidad chilena. Estamos tratando de movilizar el tema, buscando apoyo de recursos públicos como de la empresa privada, o eventualmente una colaboración entre ambos”, afirmó el Dr. Buc.
El Centro Nacional de Inteligencia Artificial es un organismo apoyado con recursos públicos proporcionados por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) que nació con la misión de ser un eje para posicionar a Chile como la principal referencia latinoamericana en IA. En su primer año de existencia ha impulsado siete proyectos de alto impacto con diversas entidades públicas y privadas. La entidad, impulsada como un centro basal de excelencia y con alianzas con nueve universidades y diez empresas locales, conmemora su primer año de existencia con más de cien publicaciones científicas de alto nivel y casi una decena de proyectos colaborativos en la disciplina, tanto en el sector público como en el privado.
Por: Luis Francisco Sandoval. Agencia Inés Llambías Comunicaciones.
