IA e Machine Learning, possíveis multiplicadores de forças para a Guarda Costeira

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Inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML): mencione esses dois termos e o ouvinte pode pensar instantaneamente nos anúncios exibidos ao visualizar seu site de notícias on-line favorito. Esta é uma versão do que AI / ML pode ser. Dado o estado atual das pesquisas de IA e ML, essas técnicas matemáticas avançadas representam algo que a Guarda Costeira dos EUA deve explorar para aplicação em missões. Para isso, é necessário criar definições comuns, entender os desafios e examinar casos de uso práticos.

Já foi comprovado em aplicações na indústria e na medicina privadas que as técnicas de IA / ML podem ser benéficas na análise preditiva. Um exemplo é o uso da IA para melhorar o diagnóstico inicial preciso das lâminas de radiologia; dentro do setor de varejo, a IA já foi demonstrada pela Amazon por meio da inteligência do cliente. Você já se perguntou por que outras recomendações de itens para compra são fornecidas quando você faz uma compra on-line? Essa nova tática de vendas é uma aplicação prática de uma forma dessas técnicas matemáticas avançadas.

No entanto, para apresentar uma perspectiva equilibrada, pode haver desafios significativos ao uso de IA / ML que não devem ser ignorados. Um desafio foi destacado em um artigo de Michael Chui, James Manyika e Mehdi Miremadi, escrito no McKinsey Quarterly de janeiro de 2018. Observou o artigo: “A complicação é que conjuntos de dados maciços podem ser difíceis de obter ou criar para muitos casos de uso de negócios.” Outro possível desafio pode estar na “qualidade” dos dados. Qual é a precisão? O terceiro desafio pode ser a capacidade de fazer a transição da pesquisa deliberada para uma aplicação prática e desenvolver todos os novos aplicativos de treinamento para criar operadores "práticos".

Um dos principais documentos estratégicos da Guarda Costeira fornece um guia para explorar como a IA / ML pode ser usada. Do Plano Estratégico 2018-2022:

“O rápido avanço da tecnologia em nossas vidas pessoais e profissionais apresenta oportunidades de mudança de jogo para a Guarda Costeira, se devidamente aproveitadas. Para entender completamente os impactos potenciais das tecnologias emergentes nas operações da Guarda Costeira, iremos: Avaliar tecnologias emergentes, como plataformas não tripuladas, análise de dados, criptografia de cadeia de blocos, inteligência artificial, aprendizado de máquina, protocolos de rede, protocolos de rede, armazenamento de informações e colaboração homem-máquina para possível uso na execução da missão. ”Esta declaração simples ressalta a importância de explorar possíveis aplicativos.

Para começar a entender aplicativos, são necessárias definições e contexto. Em 1959, o pesquisador Arthur Samuel opinou que seria possível aos computadores "aprenderem por si mesmos". Isso foi seguido 34 anos depois com uma discussão sobre "inteligência artificial", iniciada em 1995 pelo Dr. John McCarthy, do Dartmouth College. Essas ações criaram uma estrutura para uma definição. Além disso, um artigo da revista Forbes de 6 de dezembro de 2016, escrito por Bernard Marr, fornece: “Inteligência artificial é o conceito mais amplo de máquinas capazes de executar tarefas de uma maneira que consideramos“ inteligente ”. Continuação Marr,“ Machine Learning é uma aplicação atual da IA baseada na idéia de que deveríamos realmente fornecer dados às máquinas e deixá-los aprender por si mesmos. ”Você vê a diferença entre os dois termos?

Parece bem simples na superfície.

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O sinal de demanda para explorar as maneiras pelas quais a IA / ML pode ser usada para a tomada de decisões está em alta, tanto nos Estados Unidos quanto em todo o mundo. Os EUA e seus aliados estão em uma "corrida armamentista intelectual" com a China e a Rússia sobre como a IA pode ser usada. Em 2018, o Departamento de Defesa (DoD) criou o Joint Artificial Intelligence Center, que alavancou uma ampla gama de especialistas no assunto e fez parceria com acadêmicos, indústria e outros parceiros federais. Também foi lançada uma nova estratégia de IA do DoD, intitulada "Aproveitando a IA para promover nossa segurança e prosperidade".

O prefácio do resumo da estratégia observa: “A IA está mudando rapidamente uma ampla gama de negócios e indústrias. Também está pronta para mudar o caráter do futuro campo de batalha e o ritmo das ameaças que devemos enfrentar. ”A estratégia reforça ainda mais que a pesquisa, a análise e a aplicação da IA com a Guarda Costeira para diferentes missões sejam vistas como uma equipe esporte ... parcerias são a chave.
O resumo da estratégia continua: “Não podemos ter sucesso sozinhos; esse empreendimento requer a habilidade e o comprometimento dos membros do governo, uma estreita colaboração com a academia e / ou centros não tradicionais de inovação no setor comercial e uma forte coesão entre aliados e parceiros internacionais. Precisamos aprender com os outros para nos ajudar a alcançar o entendimento mais completo do potencial da IA e devemos liderar o desenvolvimento e o uso responsável dessas tecnologias poderosas, de acordo com a lei e nossos valores. ”O tipo de colaboração e parceria destacado no DoD A estratégia é igualmente imperativa para o sucesso da Guarda Costeira no desenvolvimento e aplicação de técnicas de IA / ML. Mas como um serviço explora as possibilidades de aplicação de IA / ML em várias missões?
O autor recomenda as seguintes quatro áreas de missão para a exploração inicial:

(1) Inspeções de segurança marítima e embarcações de controle do estado do porto: usando dados de anos de inspeções anteriores, uma abordagem aplicada de IA / ML poderia potencialmente desenvolver um processo refinado que os tomadores de decisão poderiam considerar em conjunto com modelos de inteligência e risco. Um aplicativo de AI / ML potencialmente aprimora os esforços de análise à medida que os esforços táticos são refinados.

(2) Planejamento e execução de busca e salvamento: A Guarda Costeira emprega um modelo muito sofisticado para o planejamento de SAR. Seu sistema de planejamento ideal de busca e resgate tem alguma capacidade de analisar o desenvolvimento do curso de ação ... mas e se essas técnicas matemáticas avançadas pudessem ser usadas para refinar os padrões de pesquisa com base no sucesso do passado e ajudar os tomadores de decisão a considerar as melhores combinações de ativos?

(3) Resposta a derramamentos de óleo: Em 1998, Miroslav Kubat, Robert Holte e Stan Matwin publicaram o artigo “Aprendizado de máquina para detecção de derramamentos de óleo em imagens de radar por satélite”, que discutia a idéia de usar aplicativos AI / ML para apoiar a resposta a um derramamento de óleo. Atualmente, especialmente após o evento Deepwater Horizon, a necessidade de entender o máximo possível sobre o derramamento e analisar seu movimento futuro, e a melhor maneira de implantar ativos de veículos aéreos não tripulados em Vessels of Opportunity pode ser uma aplicação proativa de IA / ML. Pesquisa publicada em 2014 na revista “Abstract and Applied Analytics” analisou a modelagem da detecção de derramamento de óleo com drones de enxame como ponto de partida.

(4) Operações de aplicação da lei: o planejamento desta missão é deliberado e guiado por uma ampla gama de fatores, sendo a chave a inteligência acionável. Por exemplo, as unidades da Guarda Costeira sob o controle tático de uma força-tarefa podem se beneficiar desse tipo de análise para afetar as operações no final do jogo. As aplicações de IA / ML podem ser um benefício real, possivelmente integrando sensores a bordo com embarcações de patrulha marítima e outros ativos de países para colocar nossos ativos de interdição no jogo final no lugar certo.

Desde o uso da inteligência artificial para detectar fraudes no uso do cartão de crédito até a aplicação do aprendizado de máquina para ajudar os médicos a interpretar imagens radiológicas, essas técnicas matemáticas avançadas estão causando impacto em várias profissões e seus requisitos. Estas quatro áreas específicas da missão da Guarda Costeira são sugeridas para a exploração da aplicação de IA / ML. É de opinião do autor que o uso dessas técnicas avançadas pode fazer a diferença no desenvolvimento de políticas do USCG, treinamento, conduta de exercícios, planejamento e execução de missões. Como nação, estamos apenas começando a ver o poder dessas técnicas matemáticas avançadas, em muitas facetas da vida - posicionando a Guarda Costeira para tirá-las vantagem, o resultado final pode ser produtos que ajudem os tomadores de decisão a ajudar na realização da missão.
As opiniões incluídas neste artigo são de responsabilidade do autor e não representam uma posição oficial da Guarda Costeira dos EUA.

Sobre o autor: Dr. Joe DiRenzo é o diretor de parcerias de pesquisa do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Guarda Costeira dos EUA. Ele é o ex-gerente de projeto do projeto de AI / ML do serviço, envolvendo planejamento de resposta a desastres, um oficial aposentado do USCG e ex-comandante de corte. Ele é colaborador frequente do Maritime Reporter e Engineering News e Maritime Technology Reporter.


O 10º Simpósio Anual de Riscos Marítimos está programado para 13 a 15 de novembro de 2019, na SUNY Maritime, em Nova York.
www.sunymaritime.edu/MRS2019