NVIDIA、洛克希德·马丁公司与美国州立及联邦林务局携手借助AI抗击森林大火

全新硅谷实验室将借助NVIDIA DGX系统和Omniverse模拟火灾灾情并做出应对。
by 英伟达中国

估计,由于气候变暖和空气干燥,大规模森林火灾席卷全球,去年一年仅是在美国西部就造成近200亿美元的损失。

NVIDIA和洛克希德·马丁今天宣布与美国农业部林务局和科罗拉多州火灾预防与控制部门(DFPC)达成合作,将使用人工智能和数字孪生模拟,更好地了解森林火灾并阻止其蔓延。

两家公司还宣布,将共同创建全球首个专门预测和应对森林火灾的人工智能实验室。该实验室将使用NVIDIA人工智能基础设施以及NVIDIA Omniverse高级可视化和虚拟世界仿真平台来确定火灾等级,并对其发展态势做出预测。该系统将在一个高度仿真的数字孪生体中再现火灾,从而为灭火提供最佳的行动建议。

截至目前,森林大火今年已经侵袭了美国650多万英亩的土地,而且问题还远不止于此。西伯利亚有更多的土地被烧焦,漫天的大火还席卷了地中海地区和澳大利亚。

全新硅谷实验室

该人工智能开发实验室将设在硅谷,并采用洛克希德·马丁公司的认知任务管理器(CMM)系统。作为基于端到端人工智能的规划与协调平台,该系统可以把火灾相关实时传感器数据与燃料植被、地形、风速等更多数据源相结合,以预测火灾蔓延的趋势。CMM可以向事故指挥小组提供行动建议,从而缩短响应时间,提高灭火和人道主义行动的成功率。

该实验室将为业界和用户提供一个开放式协作空间,集中人才和资源进行CMM设计,并在NVIDIA Omniverse中快速开发原型。洛克希德·马丁公司将提供应用人工智能、平台集成、规划和监督领域的专业知识、以及几十名应用工程师和数据科学家。NVIDIA则负责提供数据分析和模拟相关专业知识,帮助实验室进行开发、建模、测试和部署。

为处理数据并训练人工智能模型,洛克希德·马丁公司使用了NVIDIA DGX系统。洛克希德·马丁公司还使用NIVIDIA Omniverse Enterprise软件来实现火情的可视化,并预测火势如何蔓延。

洛克希德·马丁公司首席人工智能架构师Shashi Bhushan表示:“洛克希德·马丁公司和NVIDIA技术的结合,有望帮助工作人员更加快速、有效地应对森林火灾,此外还能降低消防员和居民的风险。”

借助数字孪生实现火情可视化

NVIDIA Omniverse可以让火灾行为分析人员在数字孪生的模拟环境中看到火情预测。洛克希德·马丁公司基于实时、多GPU可扩展模拟平台,创建了预测火灾动向的可视化图景,并对其在数字复制环境中的流体动力学进行研究。这让公司团队能在多个领域应用NVIDIA Omniverse。

消防行业主要依靠衍生自Rothermel火灾蔓延模型的工具来预测火灾进展。洛克希德·马丁公司的团队正在与创建该模型的团队——林业局密苏拉火灾科学实验室合作,以检验人工智能如何从速度和准确性两方面改进现有的火情预测方法。

借助NVIDIA Omniverse,洛克希德·马丁公司的团队不仅能展示Rothermel模型和CMM算法如何预测火灾,还可以使用真实数据再现过往火灾场景,从而加速新人工智能模型的训练、开发和评估。工程师也因此能够同步对比过往火灾发展情况与两个模型的预测结果。

NVIDIA Omniverse还为应急响应人员、操作员和工程师提供了沉浸式的数字孪生环境,以评估其灭火行动的成效。

Shashi Bhushan表示:“Omniverse提供了一个效果逼真的数字环境。我们可以在这个虚拟世界中看到火灾以及地形、坡度、风等等影响火灾的因素。在不久的将来,我们还可以在Omniverse场景中使用虚拟飞行器,以生成合成数据。此外,我们还可以基于Omniverse模拟创建更多人工智能模型,以帮助我们探索应对的方法。”

CMM的人工智能模型利用红外摄像机捕捉到的卡梅隆峰大火的历史数据,在综合考虑海拔、坡度、地形和风力等因素后,预测了大火的走势。随后,工作人员将相关数据输入NVIDIA Omniverse可视化和仿真平台,并创建了上述火灾的数字副本。

洛克希德·马丁公司的工程师致力于将CMM技术集成到飞机驾驶舱中,以显示火灾预测,并实时提出灭火行动方案。

与美国和科罗拉多州消防管理部门通力合作 

位于蒙大拿州的美国农业部林务局密苏拉火灾科学实验室在林野火灾研究领域处在前沿,并且一直在为火情分析和模拟提供相关应用程序、数据、软件和产品。该实验室使用Rothermel火灾蔓延模型开发出FARSITE森林火灾增长和行为预测工具。该实验室为洛克希德·马丁团队提供了非常重要的火灾走势和历史数据专业知识。

作为洛克希德·马丁公司和NVIDIA的合作伙伴,科罗拉多州消防与控制部门(DFPC)率先采用了两家公司正在研发的CMM AI技术。DFPC通过实时数据收集,提供专业知识、用户体验和反馈,并实现平台集成。洛克希德·马丁公司的团队与多任务飞机项目团队一起参与行动,并直接从多任务飞机的地图中收集科罗拉多州火灾的数据。科罗拉多州消防与控制部门还提供了历史火灾数据,用于NVIDIA Omniverse中的可视化建模。通过三方持续合作,洛克希德·马丁公司的工程师可以处理数据,并通过CMM对飞机实时观察到的森林火灾进行灾情预测,从而为现场的火灾应急人员提供帮助。

洛克希德·马丁公司和NVIDIA将继续在现实世界和数字孪生环境中的合作,以开发并不断完善CMM。终有一天,无人驾驶飞行器将能够快速对森林火灾做出反应并进行扑救。

在11月11日举行的NVIDIA GTC线上大会上,CMM团队讨论了如何使用NVIDIA Omniverse演示火势预测的传统方法和CMM系统算法。更多详情,欢迎聆听洛克希德·马丁公司在GTC大会上的演讲