Сотрудники Центра искусственного интеллекта Сколтеха проанализировали больше 200 научных работ о применении спутниковых данных и ИИ для мониторинга лесных пожаров, наводнений, засух и изменений земного покрова. Они обобщили и оценили сильные стороны и ограничения разных подходов, сообщили в пресс-службе института.
Исследователи проследили эволюцию методов — от спектральных индексов до глубоких нейросетей и трансформеров. Для этого спутники фиксируют разные свойства поверхности и атмосферы: оптические, радиолокационные, тепловые и лазерные данные. Современные модели ИИ могут объединять эту информацию и находить признаки возгораний, затоплений или вырубки лесов. Авторы показали, что разные архитектуры решают разные задачи: сверточные нейросети учитывают пространство, рекуррентные модели — время, а трансформеры сопоставляют данные с удаленных участков.
Универсального алгоритма для всех угроз не существует. Пожар развивается за часы, а засуха — за месяцы и годы. Поэтому одним моделям важна скорость, другим — анализ длинных рядов наблюдений. Глубокое обучение дает преимущества, но высокий результат на тестах не гарантирует работу в реальной системе.
Мы хотели не просто перечислить современные алгоритмы, а понять, в каких задачах они действительно дают преимущество и где упираются в ограничения данных и самих природных процессов. Для практического мониторинга важна не только точность на тестах: модель должна работать на новых территориях, учитывать физику процесса и показывать, насколько можно доверять ее прогнозу
Более сложная модель не всегда надежнее. Алгоритм, обученный на данных одного региона, теряет точность на другой территории из-за различий в климате и рельефе. Кроме того, огонь может резко изменить направление из-за ветра, а качество прогноза зависит от точности погодных данных. Проблема иногда не в мощности ИИ, а в недостатке информации. Авторы считают, что наиболее перспективный подход — не заменять физические модели нейросетями, а объединять их. Обзор опубликован в журнале Earth Systems and Environment.
Ранее Наука Mail писала о том, что деятельность человека увеличивает количество пожаров в Арктике.