Traditional wildfire models rely on rigid, low-dimensional parameters and static fuel maps, frequently underpredicting fire spread. To address this weakness, we introduce a hybrid deep-learning parameterized Probabilistic Cellular Automata (CA) framework implemented in JAX. Our approach employs a Multi-Scale Convolutional Neural Network to dynamically generate spatially varying parameters that govern fire-spread probability, wind alignment, and slope influence. This hybrid design captures complex, nonlinear environmental interactions while preserving the physical interpretability of the underlying three-state CA. The JAX implementation enables hardware acceleration and gradient-based parameter calibration. Evaluated on six large-scale wildfires in the western United States, the model maintains IoU > 0.6 over 72-hour forecast horizons after a 10-day data assimilation window during which the model is fitted incrementally to observed perimeters; the resulting forecast is a conditional projection of fire growth under the suppression regime already ncoded in those observations.


翻译:传统野火模型依赖于刚性的低维参数和静态燃料地图,常常低估火势蔓延速度。为解决这一缺陷,我们提出一种基于JAX实现的混合深度学习参数化概率元胞自动机(CA)框架。该方法采用多尺度卷积神经网络动态生成控制火势蔓延概率、风向对齐和坡度影响的空间变化参数。这种混合设计既能捕捉复杂的非线性环境相互作用,又能保持底层三态CA的物理可解释性。JAX实现支持硬件加速和基于梯度的参数校准。在美国西部六场大规模野火上的评估显示,经过10天数据同化窗口(期间模型逐步拟合观测到的火线)后,该模型在72小时预测范围内仍能保持IoU>0.6;所得预测结果是在观测数据中已编码的抑制策略条件下火灾发展的条件性投影。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
《战斗模拟的自动火力支援规划》美海军
专知会员服务
80+阅读 · 2023年3月8日
CALDERA 一款对手自动模拟工具
黑白之道
20+阅读 · 2019年9月17日
概述自动机器学习(AutoML)
人工智能学家
19+阅读 · 2019年8月11日
Self-Attention GAN 中的 self-attention 机制
PaperWeekly
12+阅读 · 2019年3月6日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
0+阅读 · 53分钟前
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
0+阅读 · 55分钟前
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员