Mediante Data Science, inteligencia artificial y estadísticas

“Cell2Fire”: Sistema predice dónde pueden comenzar los incendios, su comportamiento y cómo combatirlos

Cell2Fire: Sistema predice dónde partirán los próximos incendios
Cell2Fire
Mediante machine learning y utilizando estadísticas de igniciones pasadas, Cell2Fire han podido determinar con bastante exactitud las probabilidades de zonas (celdas de 100 por 100 metros) donde partirán los próximos incendios, con una certeza entre 85% y 90%.
Cell2Fire
El simulador, de fuente abierta, permitirá construir un mapa de riesgo de futuros eventos. El equipo que dirige el profesor Andrés Weintraub proyecta implementar el sistema este año en Chile, en conjunto con la CONAF.
Cell2Fire
“Una vez declarado un incendio, nuestro sistema recoge toda la información -combustibles en el terreno, condiciones climáticas, topografía- y lo divide en celdas, con lo cual puede simular bastante bien en qué dirección, a qué velocidad y con qué intensidad se comportará, entregando una información tremendamente importante para la estrategia de su combate”, explica el académico de la Universidad de Chile.

La problemática que ha llevado a países como Australia, Portugal, Brasil y Chile a enfrentar devastadores incendios forestales en los últimos años -en nuestro caso, en 2017 y 2023- se atribuye, en gran medida, al cambio climático y al aumento de las temperaturas. Así lo asegura Andrés Weintraub, Profesor Titular de Ingeniería Industrial de la Universidad de Chile e investigador senior del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI)

El académico de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la U. de Chile asegura que “las clásicas cifras 30-30-30, esto es sobre 30 grados de temperatura, vientos de más de 30 kilómetros por hora y humedad bajo 30%, como indicadoras de peligro, lamentablemente ya quedaron atrás”. Plantea, además, que estudios meteorológicos y de incendios han mostrado que, con temperaturas por sobre 40 grados y vientos a alta velocidad, se magnifican los incendios en forma no lineal, transformándolos en megaincendios. Un peligro inminente en meses de altas temperaturas, lo que ha llevado a que exista una mayor preocupación por estos eventos.

Analytics forestal

En esta línea, Weintraub y su equipo lleva más de una década dedicado a la investigación de megaincendios. En los ’90, trabajó junto al profesor Rafael Epstein en planificación forestal, área que actualmente lidera Epstein, y hoy presenta un sistema pionero de prevención para minimizar los daños que provocan los incendios forestales. Este grupo, llamado “Fire Management and Advanced Analytics”, alojado en el ISCI, desarrolla herramientas analíticas de frontera con especialistas de Canadá, Estados Unidos, España, Portugal e Italia, un trabajo que ha sido apoyado por proyectos Fondef y europeos. Entre ellos figura Fire-Res, que involucra a más de 30 instituciones en torno a la investigación aplicada sobre incendios forestales y que modela medidas de resiliencia frente a megaincendios, fenómenos cada vez más frecuentes en Europa durante el verano, y que ya se desplazan hacia el norte de ese continente.

“Chile es el único país no europeo que participa en esta iniciativa, en la que colaboran el Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI), la Corporación Chilena de la Madera (CORMA) y la Corporación Nacional Forestal (CONAF)”, cuenta  Weintraub, quien destaca que “nos eligieron por el avance que tenemos en analytics en la experiencia forestal”.

El proyecto analiza las tres fases de un incendio: En primer lugar, la prevención, que implica analizar qué medidas tomar para que este cause el menor daño posible, tanto en minimizar igniciones, como en evitar su propagación a lugares de alto valor, en particular a sectores poblados. Una segunda fase tiene relación con el combate, a través de equipos de brigadas, aviones y helicópteros, y un tercer momento que involucra a la restauración, orientada a qué hacer después de un incendio, una etapa que incluye la reposición de viviendas e infraestructura y apoyo psicológico a las víctimas.

En general, sostiene el profesor Weintraub, "lo ideal es llegar a un incendio forestal antes de media hora para limitar su propagación, insistiendo en que “nuestra contribución es en el área de la prevención (...) Ya no basta con combatir los incendios, hay que tomar medidas previas para que estos no causen tanto daño”. Para abordar este desafío, el equipo de investigación que dirige Weintraub creó “Cell2Fire”, un sistema que utiliza modelos de simulación avanzados para prevenir la propagación de incendios en función de diversos factores, como topografía, vegetación, clima y vientos, entre otros, y en el cual trabajan de la mano de CONAF, CORMA y SENAPRED (Servicio Nacional de Prevención y Respuesta ante Desastres).

Cuatro pilares

En Chile, el equipo de investigación que encabeza el académico de la Universidad de Chile avanza en cuatro etapas clave de todo incendio forestal: la adquisición de información, la predicción de igniciones, su simulación y la optimización de la ubicación de los cortafuegos. “Esto es algo que se hace en todo el mundo y es imprescindible que Chile se sume y utilice la tecnología disponible para enfrentar los megaincendios, que son verdaderos desastres naturales”, advierte Weintraub, destacando que la combinación de datos históricos, las imágenes de satélite, el uso de drones (tecnología LiDAR) y las técnicas de inteligencia artificial puede ofrecer una planificación más precisa.

El investigador explica que mediante machine learning y utilizando estadísticas de igniciones pasadas han podido determinar con bastante exactitud las probabilidades de zonas (celdas de 100 por 100 metros) donde partirán los próximos incendios, con una certeza entre 85% y 90%. De esta manera, señala el investigador, no es sorpresa constatar que las probabilidades más altas de ignición se producen en zonas cerca de caminos y poblados, información que apoya las decisiones de ubicación de los sistemas de vigilancia, incluyendo patrullas, drones, torres de vigilancia y cámaras.

“Una vez declarado un incendio, nuestro sistema recoge toda la información -combustibles en el terreno, condiciones climáticas, topografía- y lo divide en celdas, con lo cual puede simular bastante bien en qué dirección, a qué velocidad y con qué intensidad se comportará, entregando una información tremendamente importante para la estrategia de su combate”, detalla el académico.

El simulador, de fuente abierta, permitirá construir un mapa de riesgo de futuros eventos, en conjunto con un grupo de analítica de españoles y el apoyo de la Universidad de Padua, Italia. Ellos harán la simulación, mientras el grupo que dirige Weintraub construye un modelo de optimización de zonas en peligro a intervenir. También instalarán un sistema que hoy modelan junto a expertos de Cataluña y Portugal, el cual ya es utilizado por Bomberos de Italia. Para este año proyectan implementarlo en Chile, en conjunto con la CONAF.

Gestión de incendios forestales

Convencido de que el enfoque artesanal de la prevención en Chile puede mejorarse de manera significativa mediante herramientas analíticas construidas a partir de Data Science, inteligencia artificial y estadísticas, Weintraub cuenta que también trabajan no solo con las grandes empresas forestales, sino que también con los pequeños propietarios que viven en la interfaz urbano-rural, que es donde el investigador ha detectado que se producen más eventos, “generalmente, cerca de caminos y de donde vive la gente, que es lo más peligroso”.

“Estamos comenzando una colaboración con una red de prevención de incendios comunitaria, una organización que incluye 367 comités que representan a distintas comunidades en seis regiones en zonas de incendios, preocupadas de medir los riesgos, tomar medidas de prevención y coordinar combates de incendios", detalla el académico de la Universidad de Chile. Indica, además, que estos comités cubren 450 hectáreas y se preocupan de la prevención, educación y reacción ante incendios en forma colaborativa. "La idea es apoyar estas decisiones con las herramientas que estamos desarrollando en forma conjunta con las comunidades”, afirma.

El modelo también incorpora la caída de las líneas eléctricas como foco de ignición de incendios, línea que el investigador trabaja con expertos de Chile, Estados Unidos y Canadá. En el caso de Chile, Weintraub destaca que los avances experimentados por sus proyectos permiten entregar información que ayude a las regulaciones. Entre ellas, por ejemplo, determinados días que pueden ser más complejos por las altas temperaturas, zonas que son peligrosas y a los que la gente no debería entrar, o líneas eléctricas que pueden transformarse en el punto de partida de incendios. “Debemos trabajar juntos, ya que el peligro es igual para todos”, finaliza el académico.