明尼苏达大学双城分校研究人员取得创新成果，开发出配备人工智能(AI)的空中机器人，用于探测、追踪和分析野火烟雾，相关研究发表于《整体环境科学》杂志。这一成果有望构建更精准的计算机模型，改善对多种污染物的空气质量预测。

据美联社2024年报道，2012年至2021年间，50000次规定烧伤引发了43起野火，凸显出对更好烟雾管理工具的迫切需求。此前模拟工具虽能模拟火灾和烟雾粒子行为，但在精确收集数据、建模以及现场观测烟雾羽流工具方面存在局限。

明尼苏达大学机械工程系教授、论文资深作者洪家荣指出：“了解烟雾颗粒的成分及其扩散方式是关键，较小颗粒传播远、悬浮久，会影响远离火源的区域。”

研究团队利用人工智能引导的空中机器人集群，从多个角度捕捉烟柱，创建3D重建并分析流动模式。与传统无人机不同，这些空中机器人可识别烟雾并深入内部收集数据。明尼苏达大学明尼苏达机器人研究所研究生助理、论文第一作者尼基尔·恩里什纳库马尔表示，该方法能在大范围收集高分辨率数据，成本低于基于卫星的工具，为改进模拟和提供灾害响应信息提供关键数据。

这项经济高效的技术不仅适用于野火，还可用于应对沙尘暴、火山爆发等空气传播灾害。团队下一个目标是将研究转化为早期火灾探测和缓解的实用工具，洪家荣强调：“早期识别是关键，越早发现火灾，就能越快做出反应。”

此前，该团队已开发出配备机载计算机视觉和传感器的自主无人机系统，可实时探测和追踪野火烟雾羽流。在此基础上，他们将专注于利用数字内联全息技术与多无人机协同系统，实现高效烟雾羽流追踪和粒子表征。同时，团队致力于集成固定翼垂直起降(VTOL)无人机，其无需跑道即可起飞，续航超一小时，可用于远程监视任务。

除洪家荣和恩里什纳库马尔外，团队成员还包括来自明尼苏达机器人研究所的沙尚克·夏尔马(Shashank Sharma)和斯里詹·库马尔·帕尔(Srijan Kumar Pal)，该研究在圣安东尼瀑布实验室协助下完成。

更多信息： Nikil Krishnakumar 等人，利用多视角无人机群对烟雾羽流扩散进行三维表征，《整体环境科学》(2025 年)。