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xView2:AI如何真正应用于灾难救援

 小飞侠cawdbof0 2023-04-16 发布于北京


来源:AerospaceDefense
作者:James.W

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土耳其和叙利亚的人道主义救援团队正在使用AI/ML来快速确定地震破坏范围并制定救援工作策略

本文来自麻省理工科技评论

我们经常听到关于AI解决世界疾病潜力的宏大但不切实际承诺,当我第一次了解到AI可能开始帮助救灾时,包括在土耳其和叙利亚遭受重创的地震之后,我还持怀疑态度。

但美国国防部的一项努力似乎确实有效:xView2。虽然它仍处于部署的早期阶段,但这个视觉计算项目已经在土耳其的灾难后勤和地面救援任务中发挥了作用。

xView2是一个由五角大楼国防创新部门(DIU)和卡内基梅隆大学软件工程研究(CMU SEI)所于2019年赞助和开发的开源项目,与包括IBM、微软和加州大学伯克利分校在内的许多研究伙伴合作。xView2结合使用机器学习算法和来自其他提供商的卫星图像来识别灾区的建筑物和基础设施损坏,并比当前方法更快地对其严重程度进行分类。

国防创新部门的首席AI科学家兼伯克利研究员Ritwik Gupta告诉我,这意味着该计划可以直接帮助现场的急救人员和恢复专家快速获得评估,从而帮助寻找幸存者并帮助协调重建工作。

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在这个过程中,Gupta经常与美国国民警卫队、联合国和世界银行等大型国际组织合作。在过去的五年中,xView2已被加利福尼亚国民警卫队和澳大利亚地理空间情报组织部署以应对山火,最近在尼泊尔洪灾后的恢复工作中,xView2帮助识别了随后的山体滑坡造成的破坏。

Gupta说,在土耳其,xView2已被至少两个不同的地面搜救队使用,这些地面搜救队来自土耳其阿德亚曼的联合国国际搜救咨询小组,该地区已被地震摧毁,当地居民对地震后搜救迟迟未到感到沮丧。xView2还被用于灾区的其他地方,并且能够成功地帮助地面上的工作人员“能够找到他们没有意识到的受损区域。Gupta指出土耳其的灾难和应急管理委员会,世界银行、国际红十字会和联合国世界粮食计划署都使用该平台应对地震。

“如果我们能挽救一个生命,那就是对这项技术的一种很好的利用,”Gupta告诉我。

AI如何提供帮助


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这些算法采用类似于对象识别的技术,称为“语义分割semantic segmentation”,它评估图像的每个单独像素及其与相邻像素的关系以得出结论。

下面,您可以看到它在平台上的样子的快照,左边是灾区的卫星图像,右边是模型的评估:红色越深,损坏越严重。世界银行灾害风险管理专家Atishay Abbhi告诉我,同样程度的评估通常需要数周时间,而现在只需数小时或数分钟。

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土耳其马拉什:来自地球成像公司Planet Labs PBC的卫星图像(左)和来自加州大学伯克利分校、DIU和微软的xView2输出(右)。

这是对更传统的灾难评估系统的改进。在传统的灾难评估系统中,救援和紧急响应人员依靠目击者报告和电话来快速确定需要帮助的地方。在最近的一些案例中,无人机等固定翼飞机带着摄像头和传感器飞越灾区,提供人类审查的数据,但这仍然需要数天,甚至更长的时间。由于不同的响应组织通常拥有自己的孤立数据目录,因此通常的响应速度会进一步减慢,这使得创建标准化、共享的图片变得具有挑战性。xView2可以在几分钟内创建受影响区域的共享地图,这有助于组织协调响应并确定响应的优先级,从而节省时间和生命。

障碍


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当然,这项技术远非灾难响应的灵丹妙药。目前,xView2面临几项重大挑战,这些挑战占据了Gupta的大部分研究精力。

首先也是最重要的是该模型对卫星图像的依赖程度,卫星图像仅在白天、没有云层覆盖且卫星在头顶上方时提供清晰的照片。土耳其的第一批可用图像直到2月9日才得到,也就是地震发生三天后。在偏远和经济欠发达地区拍摄的卫星图像要少得多,例如,叙利亚边境。为了解决这个问题,Gupta正在研究新的成像技术,例如合成孔径雷达,它使用微波脉冲而不是光波来创建图像。

其次,虽然xView2模型在精确评估损坏和严重程度方面的准确率高达85%-90%,但它也无法真正发现建筑物侧面的损坏,因为卫星图像只有空中视角。

最后,Gupta表示,让实地组织使用和信任AI解决方案一直很困难。“急救人员非常传统,”他说。“当你开始告诉他们这个奇特的AI模型时,它甚至不在地面上,而是从120英里的太空中观察像素,他们无论如何都不会相信AI。”

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下一步是什么


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xView2协助灾难响应的多个阶段,从立即绘制受损区域到评估安全临时避难所的合适位置,再到确定长期重建范围。例如,Abbhi表示,他希望xView2在世界银行向前发展时“在我们的损害评估工具库中发挥真正重要的作用”。

由于代码是开源的,程序是免费的,任何人都可以使用它。Gupta打算保持这种状态。“当公司进来并开始说,我们可以将其商业化时,我讨厌那样,”他说。“这应该是一项为所有人谋福利的公共服务。” Gupta正在开发一个网络应用程序,这样任何用户都可以进行评估。目前,组织联系xView2研究人员进行分析。

Gupta说,研究人员不应抹杀或过分夸大新兴技术在重大问题中的作用,而应关注能够产生最大人道主义影响的AI类型。“我们如何将AI作为一个领域的重点转移到这些极其困难的问题上?”他问。“在我看来,这些比生成新文本或新图像等要难得多。”

这篇文章作为麻省理工科技评论The Technocrat栏目在发布后进行了更新,以更清楚地反映xView2的精度水平和技术的开发过程。

https://www./2023/02/20/1068824/ai-actually-helpful-disaster-response-turkey-syria-earthquake/





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