Safe Step: IA para identificar la mejor ruta de evacuación en incendios

He United States National Institute of Standards and Technology (NIST) presents the first steps of Safe Step, an AI model designed to be deployed in smart buildings that, by monitoring variables such as temperature or air quality in real time by room, is able to provide the safest evacuation route in case of a fire through digital signage supports.

According to NIST, previous research has proposed the use of traditional algorithms to find the shortest route to safely evacuate a building in case of fire. However, estos algoritmos dependen por completo de las condiciones actuales del edificio y no tienen en cuenta los riesgos acumulados a los que pueden enfrentarse las personas evacuadas a lo largo de la ruta. Ante este contexto, Wai Cheong Tam, ingeniero mecánico del NIST, se hizo una pregunta: “¿Podemos crear un algoritmo mejor que prediga cómo evoluciona el incendio y que ayude a salvar más vidas?”.

La respuesta fue el modelo Safe Step, que utiliza un tipo de IA conocido como aprendizaje por refuerzo: toma decisiones sobre las rutas más seguras mediante ensayo y error. La herramienta utiliza la planta del edificio para aprender las rutas de evacuación y los datos de una herramienta de simulación de incendios del NIST para anticipar cómo se desarrollará un incendio en esa planta a lo largo del tiempo.

Durante el entrenamiento, el modelo aprende a predecir cómo afectará un incendio a los ocupantes y, next, los guía hacia rutas de evacuación más seguras. En la práctica, el modelo no necesita ejecutar una simulación del incendio en tiempo real. En su lugar, se basaría en real-time data de los sensores del edificio para ajustar continuamente sus recomendaciones a medida que el incendio evoluciona.

However, el algoritmo necesita datos numéricos para determinar si está eligiendo la mejor ruta. For this reason, NIST researchers used a fire safety metric called 'fractional effective dose' (FED) of toxic gases. This variable represents the severity of fire hazards to which a person is exposed over time. The lower the FED, the lower the risk exposure for occupants. The model chooses the route with the lowest FED, taking into account how exposure to toxic gases changes over time as the occupant moves.

AI versus the algorithm

Next, the researchers used the model in two cases to compare it with the traditional algorithm. También utilizaron una estructura de edificio de un solo nivel más compleja y descubrieron que el modelo ofrecía sistemáticamente rutas de evacuación seguras.

En el supuesto de que se inicie un incendio en una habitación al otro lado del pasillo y que una pequeña cantidad de humo se propague por este, un algoritmo tradicional guiaría al ocupante a cruzar el pasillo para llegar a la salida más cercana. But, ¿qué ocurre si el incendio sigue creciendo y se vuelve extremadamente peligroso para cuando el ocupante cruza el pasillo y se acerca a la salida? Esa salida más cercana ya no es una opción segura. “Safe Step” puede anticipar este cambio y proporcionar datos para que las señales de salida dinámicas direct the occupant to a more distant exit, but safer, located at the opposite end of the hallway.

Safe Step: a model still in development

The current model works for single-story floor plans. The researchers' next steps include improving the model's capabilities to manage multi-level building structures, where a person evacuating can go up or down a floor, in addition to turning left or right down a hallway.

To more accurately model the evacuation of multiple people, the researchers plan to create an AI system that features what is known as 'multiple agents', so that each agent corresponds to a different building occupant. Las interacciones entre los distintos agentes harán que el modelo se adapte mejor a situaciones reales de respuesta ante incendios y evacuación.

For example, durante un incendio, puede producirse una congestión en la entrada del edificio cuando varias personas intentan salir al mismo tiempo. Esto crea un cuello de botella, pero con un algoritmo mejorado, el modelo podría dirigir a los evacuados hacia diferentes salidas, al tiempo que coordina los puntos de acceso para que los bomberos entren en el edificio. Esto facilitaría a los bomberos la tarea de extinguir el incendio o rescatar a personas vulnerables, como personas mayores, niños y personas con discapacidad.

Los investigadores de NIST estiman que tecnologías como “Safe Step” podrían empezar a aparecer dentro de five to ten years, although its widespread adoption will depend on regulatory approval, reliability testing and integration with existing safety systems.