与致命火灾共生，我用无人机群体挑战烈焰

在希腊长大，野火每年夏天都是常见的。2007年，我记得在电视画面中看到大火肆虐伯罗奔尼撒半岛和埃维亚岛，摧毁了森林和房屋，夺去了生命。看到直升机和灭火飞机在烟雾弥漫的天空中飞过，既让人感到恐惧，又让人敬畏。

当我17岁时，火焰危险地逼近我在希腊北部卡瓦拉的家。我记得我站在外面，手里握着水管，扫描地平线，希望我们附近那条没有树木的街道能挡住火势。幸运的是，灭火飞机及时赶到了这个地区——但看到整个景观如此轻易地被吞噬，我心里一直感到无比脆弱。

这些经历激发了我对人们如何更好地应对这种灾难的好奇。随着火灾季节越来越长，全球的野火变得更加猛烈、频繁，也更难以控制，影响着从加利福尼亚到澳大利亚的社区。

根据联合国环境规划署的报告，干旱、热浪和不稳定的风正在将生态系统推向其自然极限，危及人类的生命和生物多样性。美国国家航空航天局（NASA）报告称，过去二十年中，极端野火活动在全球范围内已经增加了两倍多。

2018年，希腊遭遇了现代历史上最致命的野火，南部海滨小镇马提和雅典地区的火灾造成超过100人遇难。这场灾难让我更加坚定了寻找更好灭火方法的决心。

次年，在布里斯托大学攻读机器人硕士学位时，我参加了一个黑客松活动，该活动由英国政府的国防科学与技术实验室和兰开夏消防与救援服务组织，旨在利用“群体智能”、人工智能和无人机改善野火的检测和响应。

群体智能描述了由去中心化、自组织系统进行信息交换，来解决复杂问题。它的灵感来自自然界的集体行为，比如鸟群或昆虫群。比赛激发了我研究这些工具如何在潜在灾难性事件中使用的兴趣。

在黑客松之后，我的导师Sabine Hauert，一位群体工程教授，和我被一家名为Windracers的英国公司联系，该公司专注于能够携带数百公斤有效载荷（包括水）到偏远地区的重型无人机。

通过博士项目把我童年时的野火经历转化为实际技术，真是令人无法抗拒。挑战在于如何将这些无人机发展成一个群体，以便更快、更有效地检测和响应潜在的灾难性野火。

XPrize挑战

今天，我领导着Aura团队（即自主普遍响应与智能机器人团队的缩写），我们是XPrize野火部分15个半决赛选手之一——这系列比赛是为了寻找应对世界上“最紧迫和复杂的挑战”的技术解决方案。我们还被选为2025年在迪拜展出的人类原型之一。

Aura由布里斯托大学和谢菲尔德大学的专家以及兰开夏消防和救援的成员组成。XPrize设定的挑战简单易描述，但在技术上要求很高：监测1,000平方公里的土地整整一天，并在发现火灾后十分钟内扑灭火灾。

Aura的技术部分源于我在疫情封锁期间的博士研究。因为无法在实验室工作，我联系了全球的消防员、林务员和应急专业人士，寻求他们的见解。通过访谈和焦点小组，包括与兰开夏消防和救援服务的广泛合作，他们在应对野火时经常使用无人机，我们根据实际操作需求，设计了这个群体系统。

我们的方法使用市售的无人机，如四旋翼无人机，配备定制软件，使其形成一个协调的群体。就像一群鸟一样，它们在没有中央领导的情况下运作，依靠彼此之间关于位置和其他信息的互动，持续适应环境。

这使得单个操作员能够同时控制多个无人机，因为无人机能够安全地执行某些任务，无需人类干预。这是大规模、快速响应的基本能力。

消防员告诉我们现场最重要的是什么：可靠性、可用性和速度。他们强调了野火响应中的人类挑战：在极端高温下长时间轮班、面对困难的地形，以及对他们和他人生命的持续威胁。

根除并不总是答案

Aura通过为消防员提供一个可以自主侦察、绘图甚至投放灭火材料的空中支援团队，旨在扩展他们的作业范围和安全性，而不是取代他们的专业技能。

我们在英国以及希腊和加拿大等其他国家合作的消防从业者常常提醒我们，他们的目标并不是消灭每一场野火。火是许多生态系统中自然且必要的元素，因此挑战在于如何管理火灾，防止小火灾演变成灾难性火灾，同时允许进行控制燃烧以维持生物多样性。

通过减少植被，控制燃烧可以有效降低未来野火的强度。这些是人类历史上一直在使用的做法，包括北美和澳大利亚的土著人民。

我们的群体无人机系统作为智能工具，支持这种平衡，帮助消防员和土地管理者更快、更明智地做出决策。我们的愿景是看到无人机不仅在灭火，还在灾难物流中提供帮助：运送物资、监测热点，并支持现场的工作人员。

然而，尽管创新速度飞快，无人机的监管仍然跟不上技术的发展。在大多数国家，操作“超视距”（BVLOS）无人机需要特别授权。即使是向野火投放少量水的负载也涉及漫长的安全评估。这些限制让测试像Aura这样的群体系统变得非常困难。

但进展正在显现。监管机构开始在美国、澳大利亚、加拿大和英国批准认证运营商进行有限的 BVLOS 操作。但如果能有一种更灵活、以数据驱动的审批流程，从成功的任务中建立累积的安全案例，可能会为像我们这样的自主系统解锁更大的潜力。

我们仍然有很长的路要走才能使这些技术成为现实，但我心中的那份雄心，是在那些火焰威胁到我童年家园的时候开始的。保护生命和自然景观免受可避免的损失，同时使人们能够与自然和谐共处。