La crescente minaccia degli incendi boschivi impone soluzioni tecnologiche innovative per limitare i danni ambientali e sanitari. Un gruppo di ricercatori dell’Università del Minnesota ha sviluppato un sistema basato su droni e Intelligenza Artificiale capace di analizzare i pennacchi di fumo in tre dimensioni. In sostanza, i robot aerei usano l'IA per prevedere dove viaggerà il pennacchio di fumo. Il sistema consente previsioni più precise sulla diffusione delle particelle nocive e garantisce allerta preventiva, oltre ad una gestione del rischio più efficace. L’unione tra robotica aerea e algoritmi di ricostruzione, genera nuove prospettive applicative nella protezione ambientale.
Negli ultimi anni, il problema degli incendi boschivi ha assunto proporzioni sempre più preoccupanti, soprattutto nelle aree soggette a lunghi periodi di siccità. Oltre ai danni immediati alla vegetazione e agli ecosistemi, le conseguenze a lungo raggio derivano dai pennacchi di fumo che possono estendersi per centinaia di chilometri, trasportando particelle nocive e compromettendo la qualità dell’aria anche in zone molto distanti dal focolaio. Gli effetti sull’ambiente e sulla salute umana risultano notevoli, in particolare per chi soffre di patologie respiratorie croniche come asma e broncopneumopatia ostruttiva. Il monitoraggio tradizionale attraverso satelliti o lidar terrestri ha fornito negli anni un contributo importante, ma non sempre con la precisione necessaria per intervenire tempestivamente. Per rispondere a questa esigenza, un team di ingegneri dell’Università del Minnesota ha sviluppato un innovativo sistema che sfrutta flotte di droni coordinati da algoritmi di IA. L’obiettivo del progetto è creare una mappatura tridimensionale del fumo in tempo reale, in modo da prevedere con maggiore accuratezza la traiettoria delle particelle ed i rischi collegati.
Il funzionamento del sistema si basa su un’architettura gerarchica in cui un drone con funzioni di comando gestisce le operazioni e assegna compiti a più unità operative. I droni secondari, d'altra parte, dotati di telecamere ad alta risoluzione e moduli GPS, vengono guidati in orbite circolari attorno al pennacchio di fumo, garantendo una copertura visiva completa da diverse angolazioni. Le immagini acquisite vengono successivamente elaborate tramite una tecnica avanzata di Intelligenza Artificiale chiamata Neural Radiance Fields, che consente di ottenere ricostruzioni tridimensionali ad altissima definizione. I test sul campo hanno dimostrato che il sistema è in grado di cogliere dettagli fondamentali come le variazioni di direzione del vento, i fenomeni di sollevamento verticale ed i cambiamenti volumetrici del pennacchio con una risoluzione temporale prossima al secondo, un livello di precisione che supera nettamente quello delle tecnologie convenzionali per l'osservazione remota; un nuovo approccio, quindi, nella gestione dei rischi legati agli incendi ed ai pericoli atmosferici.
Gli sviluppatori sottolineano come le potenzialità di applicazione non si limitino esclusivamente agli incendi boschivi. Lo stesso metodo potrebbe infatti essere adattato per lo studio di tempeste di sabbia, eruzioni vulcaniche e altre emergenze ambientali che comportano la dispersione di particolato nell’atmosfera. L’aspetto economico è un ulteriore vantaggio: i droni, infatti, rispetto alle costose infrastrutture satellitari, permettono una diffusione capillare della tecnologia anche in contesti dove la frequenza degli eventi estremi richiede sistemi di sorveglianza che siano sempre operativi. Gli scenari futuri delineati dai ricercatori prevedono l’integrazione di sensori di nuova generazione, capaci di fornire informazioni ancora più approfondite sulla composizione chimica delle particelle sospese in aria. Tra le soluzioni in fase di sperimentazione vi sono sistemi di imaging olografico e droni ad ala fissa con decollo e atterraggio verticale, progettati per estendere la durata delle missioni e garantire maggiore autonomia senza necessità di piste dedicate.
L’interesse vivo verso questo tipo di approccio conferma come la sinergia tra Intelligenza Artificiale, robotica e analisi dei dati possa diventare un alleato strategico nella protezione ambientale. La possibilità di anticipare la diffusione del fumo consente alle autorità locali di pianificare meglio le azioni di emergenza e ridurre così l’impatto sulla popolazione e sulle infrastrutture. In un contesto globale caratterizzato da cambiamenti climatici e frequenza crescente di eventi estremi, soluzioni di questo genere appaiono sempre più necessarie. L’esperienza dell’Università del Minnesota mostra che l’uso di droni intelligenti non è solo un’innovazione tecnica, ma anche un modello replicabile in molte altre aree del pianeta. Investire in queste tecnologie significa aprire nuove possibilità di gestione preventiva dei rischi e costruire strategie di adattamento più efficaci per affrontare le questioni ambientali del futuro.
Di seguito un video dimostrativo del progetto:
Riferimenti
