Progetto UAV-FIRE: intelligenza artificiale e droni a supporto delle squadre antincendio boschivo
Il contesto
La Protezione civile e i Vigili del fuoco si trovano frequentemente a dover affrontare la riaccensione di fuochi da punti caldi considerati già spenti, soprattutto durante la notte quando le attività sono ridotte. In questi casi, la combustione persiste nel sottosuolo, rappresentando una sfida operativa. Inoltre, un ulteriore problema sono i focolai, ovvero i piccoli incendi che, se contenuti tempestivamente, causano danni limitati. Tuttavia, se non gestiti adeguatamente, possono diffondersi in numerosi focolai sparsi, rendendo difficile il compito di spegnere completamente l'incendio.
Negli ultimi anni, nel contesto della gestione del rischio ambientale e della prevenzione degli incendi boschivi, si sono sviluppate nuove soluzioni e tecnologie. Tra queste, l'utilizzo degli UAV (Unmanned Aerial Vehicles, comunemente noti come droni) da parte dei Vigili del fuoco e della Protezione civile ha registrato un notevole aumento nell'ultimo decennio. Attualmente, l'impiego dei droni durante gli incendi consiste principalmente nel sorvolare le aree colpite, di solito con un solo UAV pilotato da un operatore, al fine di ottenere immagini della zona per una valutazione dell'estensione del fuoco, dei punti critici, dell'altezza delle fiamme, e così via.
Tuttavia, la valutazione successiva di tali informazioni è interamente affidata all'esperienza dell'operatore, e tutti i vari compiti necessari, che vanno dalla sostituzione della batteria e del carico utile del drone (come telecamera ottica, termica, sensori, ecc.), al volo e all'acquisizione ed elaborazione dei dati, vengono eseguiti manualmente. Nonostante l'integrazione dei droni nell'arsenale di strumenti della Protezione civile e dei Vigili del fuoco, l'esecuzione manuale di queste attività limita considerevolmente il potenziale di questa tecnologia.
Il progetto
Il progetto “UAV platform for monitoring forest fire outbreaks and detecting post-fire recovery hotspots” (Principal Investigator: Patrizia Bagnerini, Dipartimento di ingegneria meccanica, energetica, gestionale e dei trasporti - DIME), finanziato dal MUR con 2.146.000 euro nell’ambito del FISA – Fondo italiano scienze applicate, mira a fornire una risposta a queste limitazioni, proponendo l'uso di algoritmi e dell'intelligenza artificiale accoppiata a un sistema di gestione automatizzata dei droni tramite una piattaforma robotica (chiamata M.A.R.S., Multiple Airdrones Response System) in grado di cambiare in modo completamente autonomo i payload e le batterie degli UAV, per poi inserirli in un circuito di ricarica.
L'obiettivo del progetto non è semplicemente un software, ma un sistema integrato costituito da una piattaforma di gestione automatizzata di droni in grado di inviare più droni su un'area, acquisire dati (immagini, dati da sensori, ecc.), elaborare tali dati utilizzando strumenti di intelligenza artificiale precedentemente addestrati, fornire un'analisi predittiva di quali sono i punti caldi più a rischio di ripresa dei focolai, prevedendo la loro successiva evoluzione e testando varie strategie di attacco dell’incendio in tempo reale. Nella fase pre-incendio, inoltre, l'obiettivo è definire e sviluppare un sistema di monitoraggio del territorio e di allerta precoce basato su un numero multiplo di droni in grado di sorvegliare un'area in periodi particolarmente a rischio, identificando e segnalando tempestivamente un focolaio.
Il sistema è pensato per essere di supporto alle squadre antincendio boschivo, automatizzando molti dei task ora svolti manualmente e fornendo un sistema innovativo basato sull'integrazione tra algoritmi, simulazioni numeriche, intelligenza artificiale e una piattaforma robotica di gestione di droni, destinato all'uso della Protezione Civile e dei Vigili del Fuoco.
Il progetto beneficia di anni di collaborazione con Inspire, la start-up e spin-off dell’Università di Genova che sviluppa M.A.R.S., la piattaforma robotica brevettata per la gestione automatizzata di droni, e con Mauro Gaggero, ricercatore del CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche, che lavora da tempo con Patrizia Bagnerini, docente UniGe di Analisi numerica, su temi legati alle reti neurali, all’ottimizzazione e all'identificazione e al controllo degli incendi boschivi.
I progetti FISA – Fondo italiano per le scienze applicate (istituito con la legge di bilancio del 2022) sono i nuovi finanziamenti previsti dal MUR per promuovere l'eccellenza nella ricerca applicata attraverso la valorizzazione della ricerca industriale e dello sviluppo sperimentale. Assieme ai progetti FIS – Fondo italiano per la scienza, sono l'equivalente nazionale dei progetti ERC in ambito europeo.
