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Ciencia chilena tras el manejo de incendios forestales: modelos de simulación, optimización e inteligencia artificial

En el seminario de cierre del proyecto Fondef para el manejo de incendios forestales, liderado por nuestro académico, Andrés Weintraub, se presentó la metodología utilizada y los resultados obtenidos en esta investigación aplicada en las regiones de Valparaíso, Ñuble y el Biobío.

Autoridades del mundo público y privado fueron parte del cierre del proyecto Fondef “Diseño de paisajes resistentes a incendios forestales integrando modelos de simulación, optimización e inteligencia artificial”, instancia en que se reconoció la labor de los científicos que desarrollaron herramientas para enfrentar los incendios forestales.

En palabras de la ex Ministra de Ciencia y Tecnología, Silvia Díaz: “Esta actividad viene a complementar el momento que vivimos como país, específicamente por los incendios forestales y sus consecuencias para los habitantes de nuestra zona centro-sur”.

El proyecto considera una serie de innovadoras herramientas que serán aplicadas en regiones de Valparaíso, Ñuble y Biobío.

“Sabemos que el cambio climático va a ser cada vez más duro, por eso debemos no solo enfocarnos en la mitigación, también lo debemos hacer en la prevención y recuperación para que estos eventos no se repitan con la misma intensidad que el año pasado”, complementó la ex Ministra, quien reafirmó el compromiso del Gobierno por hacer de este tipo de desarrollos científicos una política de Estado.

Coordinado por Andrés Weintraub, académico de Ingeniería Industrial U. de Chile e investigador del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI), este proyecto logró desarrollar sistemas prototipos para optimizar las decisiones de prevención, típicamente la creación de corta fuegos que interrumpen o retardan el avance de los incendios. Estos sistemas incluyen un modelo de predicción de igniciones basado en Machine Learning, un sistema de simulación de incendios (Cell2Fire) y modelos de toma de decisiones.

“El aumento de la temperatura global y el cambio climático han generado un incremento en la frecuencia y magnitud de los incendios forestales a nivel mundial, incluyendo a nuestro país. El proyecto que presentamos contempla la integración de modelos de igniciones/ocurrencia, modelos de simulación de propagación de incendios espacialmente explícitos y modelos de decisión desde la Investigación de Operaciones, así como el uso de herramientas y algoritmos de Machine Learning, Deep Learning, Simulación Estocástica, Optimización y tecnologías de información geográfica”, señaló Andrés Weintraub durante su presentación.

Agregó: “Este proyecto permitirá tomar decisiones de manejo del paisaje, como la construcción óptima de cortafuegos y la localización de diferentes tratamientos de combustibles, con el objetivo de disminuir el riesgo de propagación del fuego a zonas vulnerables”.

El proyecto puso a prueba el prototipo del sistema en zonas estratégicamente valiosas para la investigación: la regiones de Valparaíso, Biobío y Ñuble, territorios que ofrecen una diversidad de escenarios de paisaje factibles de ser analizados con las metodologías propuestas en la investigación.

Se trata de una iniciativa que contó con la participación del Servicio Nacional de Prevención y Respuesta ante Desastres (SENAPRED), la Corporación Nacional Forestal (CONAF), el Ministerio de Agricultura, el Centro Tecnológico Forestal de Cataluña (CTFC) y la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID).

Las tecnologías tras la prevención y detención de incendios forestales

Cell2Fire es el nombre del simulador de propagación de incendios. Dado un punto de ignición, donde comienza un incendio, el modelo de simulación permite pronosticar en qué dirección se expandirá. Para esto considera elementos como topografía, vegetación, clima (viento, temperatura, humedad). Se trata de una tecnología que está bien desarrollada en múltiples lugares, como EE.UU., Canadá y Australia y que provee información vital para planear el combate de un incendio. Esto es, dónde ubicar los recursos de combate: brigadas, aviones y helicópteros que arrojen agua o líquidos retardantes.

¿Cuál es la diferencia de esta herramienta frente a otras de su tipo?

Los simuladores existentes no cuentan con la flexibilidad necesaria para integrar los modelos de decisión, fundamental a considerar en los propósitos de diseño de paisaje resistentes a incendios, y razón principal que los llevó a desarrollar su propia herramienta. Cell2Fire no sólo cumple con ello, sino que también se integra bien con los modelos de decisión que lo requieran.

En la actualidad, Cell2Fire puede simular incendios en Canadá, España y Chile, y es de libre acceso para toda la comunidad. La versión para Chile fue bautizada “C2F+K”, una combinación del original sistema Cell2Fire (C2F) y el sistema de comportamiento del fuego KITRAL (K) que refleja las características de bosques de Chile.

Para enfrentar el tema de incendios se consideran tres etapas: i) Preparación y Prevención (cómo se maneja el bosque y la vegetación, de manera que cuando ocurra un incendio cause el menor daño posible); ii) Detección y Respuesta (combate de incendios); iii) Adaptación y Restauración (cómo se reconstruye después del incendio).

“Nuestro proyecto Fondef está centrado en la etapa de la prevención”, indica Weintraub.

El grupo ‘Fire Management and Advanced Analytics’, inserto en ISCI, es parte, además, de en un proyecto europeo, FIRE-RES.

“En FIRE-RES participan más de 30 instituciones de diferentes países, todos de la UE, excepto Chile con nuestro equipo del ISCI”, señala Jaime Carrasco, investigador del proyecto.

Complementa: “El proyecto dura cuatro años en total, de los cuales ya hemos ejecutado el primero. Las experiencias que obtengamos de este proyecto serán (y están siendo) muy importantes y esperamos ponerlas en práctica en nuestro país en colaboración con CONAF y CORMA, instituciones que también participan en el proyecto FIRE-RES (y el FONDEF)”, concluye Carrasco.