A dispetto del titolo di questa news, l'argomento è molto importante e di sicuro interesse. Con l'avanzamento tecnologico hardware - software e la possibilità di simulazione in tempo reale sempre più "veloci", si aprono molteplici applicativi inerenti la grafica 3D che contemplano la vita che ci circonda. Un esempio è quello di ricreare il processo di combustione in modo realistico per analizzare, prevedere e intervenire fenomeni solamente studiati sulla carta o con modelli matematici.

Torsten Hädrich (KAUST), Daniel T. Banuti (UNM), Wojciech Pałubicki (UAM), Sören Pirk (Google AI) e Dominik L. Michels (KAUST) hanno studiato e relazionato in modo scientifico/3D la simulazione su mesoscala di incendi boschivi.


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(Simulazione di un incendio che si diffonde nella valle intorno a Half Dome nello Yosemite National Park in California)


La motivazione principale nell'approccio di modellare realisticamente e simulare incendi su scala forestale ha due ragioni principali;  

  1. La modellazione realistica su larga scala di scene di vegetazione richiede comunemente la generazione di un'enorme quantità di dettagli geometrici.
  2. Calcolare la pirolisi del legno a livello ramo, accoppiando anche il processo di combustione con un solutore per la fluidodinamica per modellare la propagazione del fuoco sono normalmente impegnativi e comunemente non eseguiti congiuntamente.

Per la soluzione del problema, viene  impiegata una rappresentazione multiscala per la vegetazione che utilizza moduli di rami per rappresentare le
piante. Ogni pianta è definita come una collezione di moduli di diramazione che si adattano localmente a seguito dello sviluppo della stessa e della sua interazione con piante vicine. Un processo che si traduce in strutture di ramificazione individuali e altamente dettagliate. Un vantaggio di questa rappresentazione è che i moduli possono essere istanziati e riutilizzati nello stesso impianto e per altri impianti in qualsiasi ecosistema.


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(Organizzazione della modellazione delle piante con strutture singole a formare la geometria)


Questa rappresentazione basata su moduli per definire un nuovo modello di combustione per le piante, a differenza di altri approcci che definiscono la pirolisi alla scala degli elementi mesh, definisce la combustione della legna per i singoli moduli di derivazione. Questo livello di astrazione ha due vantaggi principali:

1) permette di definire il livello di dettaglio per modellare gli incendi e gli alberi sono rappresentati con vari gradi di dettaglio, che vanno da
pochi moduli grossolani  (ogni modulo rappresenta solo pochi segmenti di diramazione) a un gran numero di moduli dettagliati che si traducono in strutture ramificate con un alto grado di fedeltà visiva.
2) Il calcolo della combustione a livello di moduli permette di conservare la struttura geometrica delle singole piante, mentre si possono elaborare contemporaneamente grandi gruppi di alberi. La rappresentazione geometrica è importante per simulare realisticamente la propagazione del fuoco all'interno di un singolo albero così come attraverso un intera foresta.

In sintesi, si modellano gli incendi accoppiando un modulo basato sulla rappresentazione vegetativa con un nuovo modello di combustione che
opera alla scala dei singoli moduli. Questo è combinato con solutori di dinamica fuoco/fluidi all'avanguardia, e nuove formulazioni che catturano il trasferimento di calore tra i moduli dell'albero e l'ambiente per creare fumo e nuvole.

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Tramite complicate formule matematiche si creano degli algoritmi che danno come risultato ciò che viene mostrato sotto:


Insomma, la grafica 3D in congiunzione con soluzioni aritmetiche, ci permette non solo di creare mondi fantastici o creature magnifiche, ma anche di scoprire cosa può accaderci nel mondo che ci circonda in modo efficace ed realistico. Una nuova era avanza e noi ne siamo partecipi.

Per maggiori informazioni e leggere in dettagliato lo studio, vedi il seguente link: http://computationalsciences.org/publications/haedrich-2021-wildfires/haedrich-2021-wildfires.pdf

Per seguire il progetto vedi il seguente link: http://computationalsciences.org/publications/haedrich-2021-wildfires.html