衆包系統：幾秒內即可測繪野火，神奇！

2023 年發生在夏威夷拉海納的大火，致使 100 多人喪生，還燒燬了毛伊島 6500 英畝的土地。這是個慘痛的例證，表明野火的迅猛蔓延會讓有效的應對舉措難以施行，進而造成生命和財產的損失。

要是技術能夠助力人們更早發現野火，那會怎樣呢？解決方案或許就已經在您兜裡：一部手機。

南加州大學的計算機科學研究人員研發出了一種全新的衆包系統，藉助安裝在火災高危地區房產上的低成本手機網絡，把野火測繪時間從數小時大幅縮減至數秒。

11 月 5 日在 ACM SenSys 上展示的 這篇論文，題目爲“FireLoc：低延遲多模式野火地理定位”，據研究人員稱，這屬於一個概念驗證。但它在現實世界中是如何運作的呢？

對於用戶來說，這很簡單。高風險地區周邊的居民和企業會在自家後院或者建築物上安裝一部價格實惠、能防風防雨的手機，把它連接到電源，再將攝像頭對準附近的樹木和灌木叢。

在幕後，複雜的多模式分析和計算機視覺模型會處理從手機的基本攝像頭和傳感器所收集的數據，從而迅速檢測到野火，通常是在點火後的幾分鐘甚至幾秒鐘之內。

該系統將隱私置於優先地位，聚焦於人類活動稀少的區域，主要拍攝植被和荒野的圖像。

對於那些在向來遍佈乾草、灌木和木材等乾燥燃料源的開闊空間邊緣生活和工作的人而言，這種快速響應或許意味着生死之差——要麼保住家園，要麼失去家園。

在南加州，這項技術能夠成爲一個範例，展示在好萊塢山、聖莫尼卡山和聖蓋博谷等野地與城市交界（WUI）地區如何能最有效地保護人員和房屋。

“FireLoc 構想了一個未來，我們會提供更有效的野火應對措施，爲 WUI 提供更優的支持，以及與極端氣候更可持續的共處，”福說道。

這是未來更廣泛的野火緩解工作的一塊基石。

這篇論文由巴拉特·拉加萬（Barath Raghavan）、福的導師和計算機科學助理教授、電氣和計算機工程教授彼得·貝雷爾（Peter Bereel）以及學生嶽虎（Yue Hu）和普拉尚特·蘇特拉夫（Prashanth Sutrave）共同撰寫。

傳統的野火探測方法——如瞭望臺、衛星和無人機——各有其缺點，包括成本高、不便、響應時間慢和電池壽命有限。因此，消防員往往依靠人工觀察來發現新的火災，這使得很難確定火災的確切位置。

“這對消防部門而言也極爲棘手，”傅說道，“他所指的是 2018 年在北加州造成 85 人死亡的那場致命的營火。”

該團隊通過運行基於 2019 年蓋蒂火災數據的模擬器，對其繪圖工具的有效性進行評估。這場火災在洛杉磯燒燬了 745 英畝。通過採用真實世界的地形 3D 模型和模擬現實的野火場景，他們評估了系統的整體性能，包括其準確定位野火的能力和可擴展性。

每個攝像頭的位置均模擬了住宅二樓或屋頂的典型高度，約離地面 30 英尺。結果很明顯：通過採用 FireLoc，研究人員僅用四個攝像頭就成功檢測到目標區域 40%以上的野火。

“模擬器讓我們能夠對野火環境進行可靠的測試。我們能夠控制可擴展性——比如增加攝像頭的數量——準確性會提高嗎？覆蓋範圍會提高嗎？”傅說。

該軟件僅需電力、互聯網連接以及放在防風雨支架中的手機，就能自動每隔約 30 秒拍攝一張照片。

傅表示：“給定幾個位置，該系統能夠確定設置用於野火監測的額外攝像頭的最佳位置。”

拉加萬說：“這是一個複雜且關鍵的過程，但不需要高質量的圖像。一種算法會確定攝像頭應放置的位置，以優化覆蓋範圍。”

“我們正在以解決問題的方式整合來自圖像的所有信息，”拉加萬說，“這是我們論文的解決方案部分。但我們也重新構建了問題——也就是我們怎樣能夠儘快繪製出火災地圖？這篇論文做到了兩者：重新構建問題並提出解決方案。”

據研究人員所知，這是第一個專門爲野火檢測設計的智能、低成本衆包系統。

在實際環境中對該系統進行測試，需要社區成員在他們的物業上安裝智能手機，使之充當野火傳感器。該團隊計劃未來進行參與性研究，以瞭解人們將如何使用該技術。如果部署，研究人員自己會參與嗎？

對於熱愛大自然的戶外運動愛好者傅而言，這是不言而喻的。

“我的一生都致力於綠色聯盟和環保活動，”傅說道，她在中國海南熱帶地區的自家果園裡長大。“即便因爲工作無法外出，我依然能夠看看樹木和植被的照片，這令我十分開心。我希望這項技術能在極端氣候變化面前幫助保護我們的自然景觀。”