JAV pakrančių apsaugos (USCG) ledlaužiui Healy šią vasarą dalyvaujant kelionėje per Šiaurės ašigalį, jis fiksuoja Arkties vaizdus, kad toliau tirtų šį greitai besikeičiantį regioną. Linkolno laboratorijos tyrėjai įrengė kamerų sistemą Healy laive, kai jis buvo Sietlo uoste, o liepos 11 d. jis pradėjo trijų mėnesių mokslinę misiją. Gautas duomenų rinkinys, kuris bus vienas iš pirmųjų tokio pobūdžio, bus naudojamas dirbtinio intelekto įrankiams, galintiems analizuoti Arkties vaizdus, kurti.
„Šis duomenų rinkinys ne tik gali padėti jūrininkams saugiau naršyti ir veikti efektyviau, bet ir padėti apsaugoti mūsų tautą, suteikdamas kritinį jūrų srities supratimą ir geresnį supratimą apie tai, kaip dirbtinio intelekto analizė gali būti pritaikyta šioje sudėtingoje ir unikalioje aplinkoje“, – sako Jo Kurucar, Linkolno laboratorijos AI programinės įrangos architektūrų ir algoritmų grupės tyrėjas.
Planetai šylant ir tirpstant jūros ledui, Arkties perėjos atsiveria didesniam eismui tiek kariniams, tiek nelegalią žvejybą vykdantiems laivams. Šie judėjimai gali kelti nacionalinio saugumo iššūkių JAV. Atsidaranti Arktis taip pat kelia klausimų, kaip keičiasi jos klimatas, laukinė gamta ir geografija.
Šiandien yra labai mažai Arkties vaizdinių duomenų rinkinių, skirtų šiems pokyčiams tirti. Vaizdai iš palydovų ar orlaivių gali suteikti tik ribotą informaciją apie aplinką. Prie laivo pritvirtinta į išorę žiūrinti kamera gali užfiksuoti daugiau aplinkos detalių ir skirtingų objektų, pavyzdžiui, kitų laivų, kampų scenoje. Tokio tipo vaizdai gali būti naudojami mokant dirbtinio intelekto kompiuterinės regos įrankius, kurie gali padėti USCG planuoti jūrų misijas ir automatizuoti analizę. Kurucar teigimu, USCG turtas Arktyje yra pasklidęs plonai ir gali būti labai naudingas dirbtinio intelekto įrankiais, kurie gali veikti kaip jėgos daugiklis.
Healy yra didžiausias ir technologiškai pažangiausias USCG ledlaužis. Atsižvelgiant į dabartinę misiją, jis buvo tinkamas kandidatas į naują jutiklį, kad būtų galima surinkti šį duomenų rinkinį. Laboratorijos tyrimų komanda bendradarbiavo su USCG tyrimų ir plėtros centru, kad nustatytų jutiklių reikalavimus. Kartu jie sukūrė šaltojo regiono vaizdo ir stebėjimo platformą (CRISP).
„Lincoln Laboratory palaiko puikius ryšius su pakrančių apsaugos tarnyba, ypač su tyrimų ir plėtros centru. Per dešimtmetį užmezgėme ryšius, kurie leido įdiegti CRISP sistemą“, – sako Amna Greaves, CRISP projekto vadovė ir AI programinės įrangos architektūrų ir algoritmų grupės vadovo padėjėja. „Mus sieja tvirti ryšiai ne tik dėl USCG veteranų, dirbančių laboratorijoje ir mūsų grupėje, bet ir dėl to, kad mūsų technologijų misijos yra viena kitą papildančios. Šiandien ji diegė infraraudonųjų spindulių jutiklį Arktyje; rytoj jis galėjo valdyti keturkojus robotus šunis greito reagavimo pjaustytuvu.”
CRISP sistemą sudaro ilgų bangų infraraudonųjų spindulių kamera, kurią gamina Teledyne FLIR (į priekį žvelgiant infraraudonųjų spindulių), kuri yra sukurta atšiaurioms jūrinėms aplinkoms. Fotoaparatas gali stabilizuotis esant žiauriai jūrai ir fotografuoti visiškoje tamsoje, rūke ir akinimo metu. Jis suporuotas su GPS įgalintu laiko sinchronizuotu laikrodžiu ir tinklo vaizdo registratoriumi, kad būtų galima įrašyti ir vaizdo, ir nejudančius vaizdus kartu su GPS padėties duomenimis.
Kamera sumontuota laivo skraidančiojo tilto priekyje, o elektronika patalpinta tvirtame tilto stove. Sistema gali būti valdoma rankiniu būdu nuo tilto arba įjungiama į autonominio stebėjimo režimą, kai ji lėtai slenka pirmyn ir atgal, kas tris valandas įrašant 15 minučių vaizdo įrašo ir kas 15 sekundžių – nejudantį vaizdą.
„Įrangos įdiegimas buvo unikali ir smagi patirtis. Kaip ir bet kurio gero projekto atveju, mūsų lūkesčiai diegdami neatitiko tikrovės”, – sako Michael Emily, projekto IT sistemų administratorius, atvykęs į Sietlą diegti. Dirbdama su laivo įgula, laboratorijos komanda turėjo greitai pakoreguoti maršrutą, kad kabeliai būtų nutiesti nuo kameros iki stebėjimo stoties, kai sužinojo, kad numatyti prieigos taškai iš tikrųjų nepasiekiami. „Šiam projektui buvo pagaminti 100 pėdų ilgio kabeliai tik tokio tipo scenarijaus atveju, o tai buvo gerai, nes turėjome tik kelis colius“, – sako Emily.
CRISP projekto komanda planuoja viešai paskelbti duomenų rinkinį, kurio dydis turėtų būti apie 4 terabaitus, kai tik rudenį bus baigta USCG mokslo misija.
Duomenų rinkinio išleidimo tikslas – leisti platesnei mokslinių tyrimų bendruomenei sukurti geresnius įrankius tiems, kurie dirba Arktyje, ypač kai šis regionas tampa labiau tinkamas laivybai. „Duomenų rinkimas ir paskelbimas leidžia pasiekti greitesnę ir didesnę pažangą nei tai, ką galėtume padaryti patys“, – priduria Kurucar. „Tai taip pat leidžia laboratorijai įsitraukti į pažangesnes AI programas, o kiti daro didesnę pažangą naudodami duomenų rinkinį.”
Be duomenų rinkinio pateikimo, laboratorijos komanda planuoja pateikti pradinį objektų aptikimo modelį, pagal kurį kiti galėtų padaryti pažangą kurdami savo modelius. Pažangesnės AI programos, kurias planuojama kurti, yra konkrečių objektų scenoje klasifikatoriai ir galimybė atpažinti ir sekti objektus vaizduose.
Šis projektas ne tik padeda vykdyti USCG misijas, bet ir gali sukurti įtakingą duomenų rinkinį tyrėjams, norintiems pritaikyti dirbtinį intelektą duomenims iš Arkties, kad padėtų kovoti su klimato kaita, sako Paulas Metzgeris, vadovaujantis AI programinės įrangos architektūrų ir algoritmų grupei.
Metzgeris priduria, kad grupei buvo garbė būti šio projekto dalimi, ir džiaugiasi matydama pažangą, atsirandančią dėl AI pritaikymo naujiems iššūkiams, su kuriais susiduria JAV: „Aš be galo didžiuojuosi, kaip mūsų grupė taiko AI aukščiausio lygio iššūkiams mūsų tautai,-tai„ Covid-19 “protrūkiai.
Kai duomenų rinkinys bus pasiekiamas, jį bus galima nemokamai atsisiųsti iš Lincoln Laboratory duomenų rinkinio svetainės.
