AI tạo đột phá trong dự báo cháy rừng toàn cầu

2 giờ trướcBài gốc

Cháy rừng đang trở thành mối đe dọa toàn cầu nghiêm trọng hơn bao giờ hết. Từ những đám cháy rừng khổng lồ ở bang California (Mỹ) đến Canada hay Australia, hậu quả của chúng không chỉ dừng lại ở những mất mát về không gian xanh mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng, kinh tế và môi trường sống của con người.

Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới, số vụ cháy rừng quy mô lớn đã tăng gấp đôi trong hai thập kỷ qua, phần lớn do các điều kiện thời tiết cực đoan và hoạt động con người.

Trước thách thức này, các nhà nghiên cứu quốc tế đã khai thác sức mạnh của AI để nâng cao khả năng dự báo, chuyển từ các mô hình thời tiết truyền thống sang hệ thống thông minh dựa trên dữ liệu lớn và máy học.

Những công nghệ phòng ngừa vượt trội

Nhiều mô hình AI đang cách mạng hóa cách thức dự báo cháy rừng bằng cách tích hợp dữ liệu đa nguồn và phân tích phức tạp. Chẳng hạn, tại Đại học Nam California (Mỹ), các nhà khoa học đã phát triển một mô hình kết hợp AI tạo sinh với dữ liệu vệ tinh để dự đoán hướng lây lan, cường độ và tốc độ lan rộng của đám cháy.

Mô hình này sử dụng mạng đối nghịch tạo sinh Wasserstein (WGAN) có điều kiện, được huấn luyện trên dữ liệu lịch sử từ các vụ cháy ở California từ năm 2020 đến 2022.

Bằng cách phân tích hình ảnh vệ tinh độ phân giải cao, mô hình này giúp nhận diện các nguy cơ cháy rừng dựa trên yếu tố thời tiết, địa hình và tài nguyên rừng, từ đó mang lại dự báo chính xác hơn so với những phương pháp cũ.

Các nhà nghiên cứu quốc tế đã khai thác sức mạnh của AI để nâng tầm khả năng dự báo nguy cơ cháy rừng. Ảnh minh họa: iStock

Các chuyên gia tại Đại học Utah (Mỹ) đã hợp tác với các cơ sở giáo dục khác để xây dựng mô hình AI tương tự, nhưng tập trung hơn vào việc dự báo nguy cơ cháy rừng theo thời gian thực.

Họ nhấn mạnh AI giúp vượt qua những hạn chế của các dữ liệu được mô phỏng bằng cách tích hợp thông tin thực tế từ vệ tinh, từ đó hỗ trợ lực lượng cứu hỏa lập kế hoạch nhanh chóng.

Ở Israel, các nhà khoa học từ Đại học Bar-Ilan và Tel Aviv đã tạo ra mô hình AI dự báo các đám cháy do sét đánh với độ chính xác vượt 90%. Sử dụng dữ liệu vệ tinh toàn cầu trong 7 năm qua, mô hình này phân tích yếu tố thực vật, thời tiết và địa hình để dự đoán vị trí và thời điểm cháy bùng phát, vượt trội hơn các mô hình khu vực cũ.

Trong khi đó, Trung tâm Dự báo Thời tiết Trung hạn Châu Âu (ECMWF) mới đây đã phát triển một mô hình dự báo cháy dựa trên xác suất, cho phép ước tính khả năng xảy ra cháy rừng thông qua các dự báo về điều kiện môi trường.

Các chuyên gia thời tiết đã sử dụng máy học để kết hợp các dữ liệu về thời tiết, mật độ dân cư, số lần sét đánh và tình trạng thực vật. Mô hình này cải thiện độ chính xác lên đến 30% so với các phương thức dự báo truyền thống, đặc biệt trong việc xác định các điểm nóng dễ bùng phát hỏa hoạn.

Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) cũng không đứng ngoài cuộc, khi đang thúc đẩy dự án khai thác AI để mô phỏng hướng lây lan của đám cháy trong thời gian thực.

Dự án này tích hợp dữ liệu từ cảm biến mặt đất, máy bay và vệ tinh, đạt độ phân giải từ 10 đến 30m/pixel, giúp những cảnh báo cháy được cập nhật chỉ trong vài phút thay vì hàng giờ.

Các nhà nghiên cứu của NASA nhấn mạnh vai trò của AI trong việc theo dõi xu hướng cháy rừng trên thế giới, đặc biệt ở phía Bắc, nơi cháy rừng góp phần vào 25% lượng phát thải CO2 toàn cầu.

Ứng dụng thực tế hiệu quả

Ứng dụng thực tế của AI đã chứng minh hiệu quả trong nhiều sự kiện cháy rừng lớn. Trong vụ cháy Lake Fire ở Santa Barbara, bang California (Mỹ), mô hình từ Đại học Nam California giúp dự báo đường lan của lửa, hỗ trợ sơ tán kịp thời cư dân sống ven rừng và bảo vệ hơn 15.000 ha rừng.

Trong các vụ cháy do sét đánh ở bang Bắc California năm 2020, AI đã giúp xác định hỏa hoạn âm ỉ ở các vùng xa xôi, ngăn chặn đám cháy lan rộng lên trên 607.000 ha rừng.

Tương tự, ở Canada năm 2023, AI đã dự báo chính xác vụ cháy rừng ở Quebec sớm 10 ngày, giúp giảm thiểu thiệt hại do khói bụi từ hỏa hoạn gây ra, cải thiện chất lượng không khí ở khu vực Đông Bắc Mỹ.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh AI đã vượt qua những hạn chế của vệ tinh MODIS, vốn thường bị cản trở bởi mây hoặc khói, bằng cách tích hợp dữ liệu từ vệ tinh VIIRS, mang lại thông tin chính xác và kịp thời hơn.

Ở Australia và Canada, các mô hình AI tạo sinh như TGANs đã tăng độ chính xác dự báo cháy lan lên tới 90-91% thông qua việc tăng cường dữ liệu huấn luyện.

Theo một nghiên cứu trên nền tảng lưu trữ mở arXiv, mô hình AI như S2R-FireTr, được huấn luyện trên 1 triệu chuỗi cháy rừng mô phỏng, có hiệu suất vượt xa các mô hình vật lý truyền thống như FARSITE, đạt điểm AUPRC (tạm dịch là "Diện tích dưới đường cong Độ chính xác - Độ bao phủ", một chỉ số đánh giá hiệu suất của các mô hình máy học) 72,9% trong dự báo cháy rừng ở khu vực Bắc Mỹ.

Lợi ích nổi bật nhất của AI nằm ở khả năng dự báo nhanh và chính xác, góp phần cứu sống con người và giảm thiểu thiệt hại kinh tế. Theo tạp chí Bloomberg, AI vượt trội hơn các mô hình thời tiết truyền thống khi xác định chính xác các vùng rủi ro cao, đồng thời giảm thiểu cảnh báo sai ở những khu vực sa mạc thiếu nhiên liệu.

Tạp chí Fortune nhấn mạnh chất lượng dữ liệu đầu vào quan trọng hơn độ phức tạp của mô hình, như trường hợp mô hình của ECMWF, giúp các cơ quan phòng chống cháy quy mô nhỏ vẫn có thể tiếp cận các công cụ cảnh báo tiên tiến với chi phí thấp.

Trong tương lai, AI sẽ còn tích hợp thêm dữ liệu thời gian thực từ vệ tinh tiên tiến và máy học sâu hơn, như mô hình tạo sinh 3D để dự báo cháy không gian ba chiều.

Các nhà khoa học dự đoán rằng với sự phát triển này, hệ thống dự báo có thể thích ứng với biến đổi khí hậu, giảm thiểu tác động của cháy rừng đến sức khỏe cộng đồng, chẳng hạn như bụi mịn PM2.5 có thể lan xa tới hàng nghìn km.

Nhìn chung, AI không chỉ là công cụ mà còn là hy vọng trong cuộc chiến chống cháy rừng. Với sự đầu tư từ các tổ chức như NASA, ECMWF và các đại học hàng đầu, thế giới đang tiến gần hơn đến khả năng dự báo chính xác, giúp bảo vệ hành tinh trước những mối đe dọa thiên tai ngày càng lớn.

Việt Anh

Nguồn KTĐT : https://kinhtedothi.vn/ai-tao-dot-pha-trong-du-bao-chay-rung-toan-cau.823861.html