KI & Maschinelles Lernen, Mögliche Kraftmultiplikatoren für die Küstenwache

Von Dr. Joe DiRenzo III • 13 September 2019

Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML): Erwähnen Sie diese beiden Begriffe, und der Hörer kann sofort an die Anzeigen denken, die beim Anzeigen Ihrer bevorzugten Online-Nachrichtenseite angezeigt werden. Dies ist eine Version von AI / ML. Angesichts des heutigen Stands der KI- und ML-Forschung sollten diese fortgeschrittenen mathematischen Techniken von der US-Küstenwache für Missionsanwendungen untersucht werden. Dazu müssen gemeinsame Definitionen erstellt, Herausforderungen verstanden und praktische Anwendungsfälle untersucht werden.

In Anwendungen in der Privatindustrie und der Medizin hat sich gezeigt, dass AI / ML-Techniken in der prädiktiven Analytik von Vorteil sein können. Ein Beispiel ist die Verwendung von AI zur Verbesserung der genauen Erstdiagnose von Röntgenobjektträgern. Im Einzelhandel wurde AI bereits von Amazon mithilfe von Customer Intelligence demonstriert. Überhaupt wundern Sie sich, warum andere Empfehlungen von Artikeln zum Kaufen bereitgestellt werden, wenn Sie einen Online-Kauf tätigen? Diese neue Verkaufstaktik ist eine praktische Anwendung einer Form dieser fortgeschrittenen mathematischen Techniken.

Um eine ausgewogene Perspektive darzustellen, kann der Einsatz von AI / ML jedoch erhebliche Herausforderungen mit sich bringen, die nicht ignoriert werden sollten. Eine Herausforderung wurde in einem Artikel von Michael Chui, James Manyika und Mehdi Miremadi in der McKinsey Quarterly vom Januar 2018 hervorgehoben. In dem Artikel heißt es: „Die Komplikation besteht darin, dass es für viele Geschäftsanwendungsfälle schwierig sein kann, umfangreiche Datensätze zu erhalten oder zu erstellen.“ Eine weitere mögliche Herausforderung kann in der „Qualität“ der Daten liegen. Wie genau ist es? Die dritte Herausforderung könnte die Fähigkeit sein, die gezielte Forschung in eine praktische Anwendung umzuwandeln und alle neuen Trainingsanwendungen zu entwickeln, um „praktische“ Bediener aufzubauen.

Eines der wichtigsten strategischen Dokumente der Küstenwache enthält einen Leitfaden zur Untersuchung, wie AI / ML eingesetzt werden kann. Aus dem Strategieplan 2018-2022:

„Der rasante technologische Fortschritt in unserem Privat- und Berufsleben bietet der Küstenwache bahnbrechende Möglichkeiten, wenn sie richtig eingesetzt wird. Um die möglichen Auswirkungen neuer Technologien auf den Betrieb der Küstenwache vollständig zu verstehen, werden wir: Neue Technologien wie unbemannte Plattformen, Datenanalyse, Blockkettenverschlüsselung, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, Netzwerkprotokolle, Informationsspeicherung und Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine evaluieren für den möglichen Einsatz in der Missionsausführung. “Diese einfache Aussage unterstreicht die Bedeutung der Erforschung möglicher Anwendungen.

Um Anwendungen zu verstehen, werden Definitionen und der Kontext benötigt. 1959 meinte der Forscher Arthur Samuel, Computer könnten "für sich selbst lernen". 34 Jahre später folgte eine Diskussion über "künstliche Intelligenz", die 1995 von Dr. John McCarthy vom Dartmouth College initiiert wurde. Diese Aktionen bildeten einen Rahmen für eine Definition. Darüber hinaus heißt es in einem Artikel des Forbes-Magazins vom 6. Dezember 2016 von Bernard Marr: „Künstliche Intelligenz ist das umfassendere Konzept, mit dem Maschinen Aufgaben auf eine Weise ausführen können, die wir als„ intelligent “betrachten.“ Fortsetzung Marr, „Maschinelles Lernen basiert eine aktuelle Anwendung von KI auf der Idee, dass wir in der Lage sein sollten, Maschinen Daten zu geben und sie für sich selbst lernen zu lassen. “Sehen Sie den Unterschied zwischen den beiden Begriffen?

Scheint auf der Oberfläche ziemlich einfach zu sein.

Das Nachfragesignal, um zu untersuchen, wie AI / ML zur Entscheidungsfindung verwendet werden kann, ist sowohl in den USA als auch auf der ganzen Welt auf einem Höhepunkt. Die USA und ihre Verbündeten befinden sich in einem "intellektuellen Wettrüsten" mit China und Russland darüber, wie KI eingesetzt werden kann. Im Jahr 2018 gründete das Verteidigungsministerium (DoD) das Joint Artificial Intelligence Center, an dem eine Vielzahl von Fachexperten und Partner aus Wissenschaft, Industrie und anderen Bundesländern teilnahmen. Eine neue DoD-KI-Strategie mit dem Titel „Nutzung der KI zur Verbesserung unserer Sicherheit und unseres Wohlstands“ wurde ebenfalls veröffentlicht.

Im Vorwort der Zusammenfassung der Strategie heißt es: „Die KI verändert eine Vielzahl von Unternehmen und Branchen rasant. Es ist auch bereit, den Charakter des zukünftigen Schlachtfelds und das Tempo der Bedrohungen, denen wir uns stellen müssen, zu ändern. “Die Strategie erzwingt ferner, dass die Erforschung, Analyse und Anwendung von KI bei der Küstenwache für verschiedene Missionen als Team betrachtet werden muss Sport… Partnerschaften sind der Schlüssel.
Die Zusammenfassung der Strategie lautet weiter: „Wir können nicht alleine Erfolg haben. Dieses Unterfangen erfordert die Kompetenz und das Engagement der Regierungsmitglieder, eine enge Zusammenarbeit mit Hochschulen und / oder nichttraditionellen Innovationszentren im kommerziellen Sektor und einen starken Zusammenhalt zwischen internationalen Verbündeten und Partnern. Wir müssen von anderen lernen, um das Potenzial von KI besser zu verstehen, und wir müssen dazu führen, dass wir diese leistungsstarken Technologien in Übereinstimmung mit den Gesetzen und unseren Werten verantwortungsvoll entwickeln und einsetzen. “Die Art der Zusammenarbeit und Partnerschaft, die im DoD hervorgehoben wird Eine Strategie ist ebenso wichtig für den Erfolg der Küstenwache bei der Entwicklung und Anwendung von AI / ML-Techniken. Aber wie erkundet ein Dienst die Möglichkeiten für AI / ML-Anwendungen in einer Reihe von Missionen?
Der Autor empfiehlt die folgenden vier Missionsbereiche für die erste Erkundung:

(1) Sicherheitskontrollen im Seeverkehr und Hafenstaatkontrollgremien: Ein angewandter AI / ML-Ansatz, der Daten aus Jahren früherer Inspektionen verwendet, könnte möglicherweise einen verfeinerten Prozess entwickeln, den Entscheidungsträger zusammen mit Intelligenz- und Risikomodellen in Betracht ziehen könnten. Eine AI / ML-Anwendung würde möglicherweise die Analysemaßnahmen verbessern, da die taktischen Maßnahmen verfeinert werden.

(2) Such- und Rettungsplanung und -durchführung: Die Küstenwache verwendet ein sehr ausgeklügeltes Modell für die SAR-Planung. Das Optimale Planungssystem für Such- und Rettungsmaßnahmen bietet einige Möglichkeiten, um die Entwicklung von Handlungsoptionen zu untersuchen. Aber was wäre, wenn diese fortschrittlichen mathematischen Techniken verwendet werden könnten, um Suchmuster basierend auf dem bisherigen Erfolg zu verfeinern und Entscheidungsträgern dabei zu helfen, die besten Asset-Kombinationen in Betracht zu ziehen?

(3) Reaktion auf Ölverschmutzungen: Bereits 1998 veröffentlichten Miroslav Kubat, Robert Holte und Stan Matwin den Artikel „Maschinelles Lernen zur Erkennung von Ölverschmutzungen in Satellitenradarbildern“, in dem die Idee der Verwendung von AI / ML-Anwendungen diskutiert wurde Unterstützen Sie die Reaktion auf eine Ölpest. Heutzutage, insbesondere nach dem Deepwater Horizon-Ereignis, könnte es eine proaktive KI / ML-Anwendung sein, so viel wie möglich über die Verschüttung zu wissen und ihre zukünftige Bewegung zu analysieren und wie Assets von unbemannten Luftfahrzeugen am besten auf Opportunity-Schiffe verteilt werden können. Die 2014 in der Fachzeitschrift „Abstract and Applied Analytics“ veröffentlichte Studie untersuchte die Modellierung der Erkennung von Ölverschmutzungen mit Schwarmdrohnen als Ausgangspunkt.

(4) Strafverfolgungsmaßnahmen: Die Planung für diese Mission ist bewusst und wird von einer Vielzahl von Faktoren geleitet, wobei der Schlüssel die umsetzbare Intelligenz ist. Beispielsweise könnten Einheiten der Küstenwache, die unter der taktischen Kontrolle einer Task Force stehen, von dieser Art von Analyse profitieren, um den Endspielbetrieb zu beeinflussen. KI / ML-Anwendungen könnten ein echter Vorteil sein, da sie möglicherweise Sensoren an Bord mit Patrouillenbooten und anderen nationalen Ressourcen integrieren, um unsere verbotenen Endspiel-Ressourcen am richtigen Ort zu platzieren.

Von der Verwendung künstlicher Intelligenz zur Aufdeckung von Kreditkartenbetrug bis hin zur Anwendung maschinellen Lernens, um Ärzten bei der Interpretation radiologischer Bilder zu helfen, wirken sich diese fortschrittlichen mathematischen Techniken auf eine Reihe von Berufen und deren Anforderungen aus. Diese vier speziellen Einsatzgebiete der Küstenwache werden für die Erforschung der Anwendung von AI / ML vorgeschlagen. Es ist die Überzeugung des Autors, dass die Verwendung dieser fortschrittlichen Techniken die Entwicklung von USCG-Richtlinien, die Schulung, das Trainingsverhalten, die Planung und die Durchführung von Missionen beeinflussen kann. Als Nation erkennen wir die Leistungsfähigkeit dieser fortschrittlichen mathematischen Techniken erst in vielen Facetten des Lebens. Indem wir die Küstenwache so positionieren, dass sie sie ausnutzt, können die Endergebnisse Produkte sein, die Entscheidungsträgern helfen, die Mission zu erfüllen.
Die in diesem Artikel enthaltenen Meinungen sind die des Autors und stellen keine offizielle Position der US-Küstenwache dar.

Über den Autor: Dr. Joe DiRenzo ist Direktor für Forschungspartnerschaften am Forschungs- und Entwicklungszentrum der US-Küstenwache. Er war der frühere Projektmanager für das AI / ML-Projekt des Dienstes zur Planung von Katastropheneinsätzen, ein pensionierter USCG-Offizier und ein ehemaliger Befehlshaber des Cutters. Er schreibt regelmäßig Beiträge für Maritime Reporter und Engineering News sowie für Maritime Technology Reporter.

Das 10. jährliche Maritime Risk Symposium findet vom 13. bis 15. November 2019 bei SUNY Maritime in New York statt.
www.sunymaritime.edu/MRS2019