Интеллектуальное видеонаблюдение на основе искусственного интеллекта

Интеллектуальная система видеонаблюдения на основе ИИ - это научная система управления безопасностью, которая использует технологию глубокого обучения для контроля чрезвычайных ситуаций при анализе изображений в режиме реального времени. Распознавая и анализируя аномальные модели поведения, такие как вторжение, крики, блуждание и т. д., на объект немедленно отправляется предупреждающая трансляция, которая доставляется в систему управления, после чего принимаются экстренные меры.
Кроме того, в случае морских/прибрежных национальных парков с высоким риском несчастных случаев из-за приливов и отливов, на объект автоматически передается трансляция времени приливов и отливов. Интеллектуальная система видеонаблюдения была установлена в 2020 году и в настоящее время эксплуатируется в 89 местах в 15 национальных парках.

Важнейшим фактором успеха является выбор оптимального места, где оборудование может эффективно работать. Интеллектуальные системы видеонаблюдения были установлены в тех местах, где в прошлом часто происходили несчастные случаи с утопленниками. Еще один фактор успеха - наличие комплекса систем для реагирования на чрезвычайные ситуации. Когда активируется система тревоги AI, общий центр управления в штаб-квартире KNPS проверяет потоковую трансляцию в реальном времени, чтобы быстро разобраться в ситуации, а затем спасательные команды в национальных парках на месте начинают спасательные операции.

Интеллектуальная система видеонаблюдения на основе ИИ - это научная система управления безопасностью с использованием технологии глубокого обучения. Чтобы постоянно повышать точность глубокого обучения, специалисты продолжают поддерживать программное обеспечение и оказывать техническую поддержку на местах, чтобы система могла стабильно работать. По мере накопления данных для глубокого обучения ожидается, что уровень работы системы будет повышаться. Исходя из этих достижений и ограничений, необходимо постепенно усовершенствовать многочисленные системы видеонаблюдения, за которыми следят люди, используя эту инновационную технологию, в связи с системой управления безопасностью KNPS.

Инструмент оценки воздействия на биоразнообразие (BiA)

Чтобы обеспечить автоматический и мгновенный запрос оценки воздействия на биоразнообразие, был разработан инструмент BiA, предназначенный для предоставления услуг по запросу землеустроителям и другим заинтересованным сторонам через платформу Azure. Инструмент BiA работает путем наложения на запрашиваемый участок или регион (или существующие строительные проекты) нескольких географических слоев, включая распределение видов и ареал охраняемых территорий, чтобы выяснить, находится ли участок или регион на определенном расстоянии (например, 3 км, 5 км) от мест обитания исчезающих видов и/или охраняемых территорий и может ли он оказать воздействие на них. Отчеты об оценке иллюстрируют экологические и природоохранные риски строительных проектов для лиц, принимающих решения, и, как можно надеяться, побуждают их принимать во внимание биоразнообразие.

Краткая хронология работы над инструментом BiA:

  • Апрель-июнь 2020 года: формирование команды, коммуникация требований, план развития системы
  • Июль-сентябрь 2020 г.: разработка инструмента
  • Октябрь 2020 г.: пробное тестирование, применение и распространение
  • (в процессе подготовки) апрель-сентябрь 2022 года: обновление системы
  • Многолетнее накопление данных и постоянное обдумывание подходов к их применению.
  • Теоретическая и техническая база, накопленная в ходе многолетних исследований и природоохранной практики.
  • Продвижение инструмента BiA среди потенциальных пользователей, таких как правительства, инвесторы и предприятия.
  • Отслеживание работы инструмента и отзывов пользователей для дальнейшего совершенствования инструмента.
  • Применение данных - это самый важный этап всего рабочего процесса, на котором данные превращаются в ценную информацию для заинтересованных сторон. Эффективные отчеты о применении данных должны учитывать интересы аудитории (например, быть краткими и сфокусированными).
  • Завершение разработки и выпуск - не последний шаг для инструмента. Очень важно также найти потенциальных пользователей и убедить их использовать инструмент. Инструмент должен быть использован, чтобы принести максимальную пользу.
Платформа для визуализации данных гражданских наук

Во время кампаний по наблюдению за природой гражданские ученые приглашаются для своевременного наблюдения и регистрации диких животных, что не только укрепляет связь между гражданами и природой, но и служит перспективным источником данных о распространении видов. Данные о видах, собранные учеными-гражданами с помощью онлайн-анкеты, автоматически попадают в базу данных платформы визуализации (после очистки данных и периодической ручной проверки) и превращаются в интуитивно понятные и привлекательные визуализированные графики и карты (двух типов: пространственные, пространственно-временные) с помощью Power BI. Платформа, имеющая как веб-версию, так и мобильную версию, обеспечивает обратную связь в реальном времени с усилиями гражданских ученых по наблюдению за природой, повышая их чувство выполненного долга и мотивируя их на дальнейшее участие в наблюдении за природой. Более того, поскольку платформа объединяет несколько кампаний по наблюдению за природой со ссылками на веб-статьи о конкретном анализе каждой кампании, она предлагает широкий спектр знаний о биоразнообразии и позволяет "виртуально наблюдать за природой", чтобы граждане могли познакомиться с дикой природой в других регионах.

Краткий график работы платформы:

  • Январь-февраль 2021 года: формирование команды, анализ аналитических данных, разработка проекта
  • Март-июнь 2021 года: разработка базы данных и платформы
  • Июль-август 2021 года: пробное тестирование
  • Сентябрь 2021: запуск и продвижение
  • Хорошо продуманная анкета для сбора данных и механизм автоматической очистки данных для обеспечения качества данных, а также периодическая проверка вручную (обычно раз в сезон) для обеспечения достоверности данных.
  • Выбор методов визуализации и эстетический дизайн с привлечением гражданских ученых.
  • Технология PowerBI.
  • Работа и поддержка сообщества гражданских ученых WeChat.
  • Поскольку платформа является общественным продуктом, никогда не будет лишним отшлифовать ее содержание и эстетический дизайн, чтобы сделать ее удобной и привлекательной для пользователей.
  • Привлечение пользователей на этапе планирования и сбор их мнений очень полезны для выявления потребностей пользователей.
  • Анкеты должны быть хорошо разработаны, а гражданские ученые должны быть хорошо обучены, прежде чем записывать данные. В противном случае можно легко потерять данные.
Система управления данными камер-ловушек

Для ускорения процесса сбора данных с камерных ловушек при поддержке технических партнеров разрабатывается онлайн-система управления данными с использованием приложений и искусственного распознавания изображений, которая включает в себя:

  • Приложение-помощник для мониторинга ловушек: приложение позволяет местным наблюдателям автоматически записывать время и GPS-координаты установки/забора ловушек, что избавляет от громоздкого процесса сбора данных от местных наблюдателей и ручного ввода данных. (проект: июнь 2019 г., разработка: октябрь 2019 - февраль 2020, опробование и использование: март-октябрь 2020 г.)
  • Модели распознавания изображений с помощью ИИ: Модели ИИ помогают обнаруживать животных и определять виды на фотографиях, сделанных фотоловушками, что значительно сокращает количество фотографий, требующих идентификации человеком, и повышает эффективность обработки данных.
    • Ряд моделей ИИ был обучен и/или протестирован с техническими партнерами, включая модель PU & PKU ResNet18 (2018), MegaDetector (только тестирование, 2020), модель MindSpore YOLOv3 (2021).
  • Онлайн-платформа управления данными: информация о фотоловушках, собранная с помощью приложения, вместе с фотографиями загружается в структурированную облачную базу данных. Платформа управления данными не только поддерживает идентификацию видов с помощью искусственного интеллекта и человека, но и позволяет осуществлять глобальный поиск данных и составлять статистические отчеты. (план: апрель-август 2021 года, разработка: сентябрь 2021-июнь 2022, испытание и использование: июль 2022)
  • Систематический обзор текущего процесса обработки данных с помощью фотоловушек и его преобразование в технические потребности развития системы
  • Модели ИИ для распознавания изображений с камер-ловушек с открытым исходным кодом и хорошей производительностью
  • Облачные ресурсы для вычислений ИИ, хранения данных и т. д.
  • Пробное использование и обратная связь для исправления ошибок и повышения удобства использования системы
  • Рим не был построен за один день. Из-за нехватки времени и ресурсов мы вынуждены делить систему на различные модули и разрабатывать их шаг за шагом. Мы считаем, что каждый модуль сам по себе может улучшить один или несколько этапов нашего рабочего процесса, и извлекли пользу из модулей еще до того, как они были включены в полную систему. Тем не менее, в самом начале важно иметь широкую перспективу и строить долгосрочные планы для окончательной интеграции системы.
  • Система не может быть идеальной с самого начала. Когда приложение только вышло и было запущено в одной из общин, оно работало не так, как мы ожидали, и местные наблюдатели сообщали о различных ошибках. Мы собрали и проанализировали отзывы, чтобы улучшить дизайн пользовательского интерфейса и функциональность приложения.
Обучение и наращивание потенциала

Обучение персонала важно для обеспечения эффективного внедрения и долгосрочного успеха решения. Уделяйте первоочередное внимание обучению на этапе разработки и внедрения, а также после развертывания, чтобы обеспечить постоянное использование решения.

  • Технические специалисты или чемпионы по обучению и применению на местах повышают шансы на успех.
  • Используйте организационные средства отчетности для отслеживания вовлеченности и использования пользователей, чтобы определить, когда и если они не используют приложения так, как планировалось. Определите, почему может возникнуть проблема, и вместе с ними займитесь ее решением.
  • Языковой барьер может стать проблемой, а формы должны быть простыми для эффективного сбора данных.
  • Обучение не должно рассматриваться как разовое мероприятие, а скорее как непрерывный процесс.
  • Текучесть кадров - реальность, и организациям необходимо обеспечить преемственность, всегда имея в штате более одного старшего сотрудника, обученного различным рабочим процессам и администрированию ArcGIS Online.
  • Партнеры по внедрению могут сделать обучение и долгосрочную поддержку решения более управляемыми.
Проектирование и развертывание рабочих процессов

ArcGIS Online обеспечивает безопасную и гибкую основу для развертывания полезных приложений и интеграции других природоохранных технологий для целостной поддержки рабочих процессов, связанных с каждой инициативой, реализуемой на охраняемой территории. В основе всех рабочих процессов лежат инструменты для сбора данных, такие как мобильные формы опроса (Survey123), визуализация данных (приборные панели или веб-приложения), анализ и отчетность. Кроме того, ArcGIS Living Atlas of the World предоставляет вам доступ к самой большой коллекции географической информации со всего мира для поддержки рабочих процессов, включая новейшие спутниковые снимки и продукты, такие как потери лесов.

Есть несколько предварительно сконфигурированных рабочих процессов для инициатив, которые можно сразу же распаковать и внедрить. К таким инициативам относятся:

  • Отслеживание незаконной деятельности.
  • Мониторинг дикой природы.
  • Устранение конфликтов с дикими животными.
  • Поддержание инфраструктуры парка.

Рабочие процессы являются настраиваемыми и позволяют пользователям адаптировать их в соответствии со своими потребностями. Кроме того, организации могут получить доступ ко всем необходимым элементам для разработки совершенно новых рабочих процессов для своих собственных инициатив, например, для работы с населением или участия общественности.

  • Прежде чем приступить к разработке и развертыванию рабочего процесса, выслушайте и поработайте со специалистами-практиками, чтобы понять суть проблемы и определить требования.
  • В ArcGIS Online доступно несколько настраиваемых приложений, и понимание того, как они работают и как могут быть связаны друг с другом, имеет решающее значение для разработки эффективных рабочих процессов.
  • Следуйте стратегии разработки, развертывания, эксплуатации и анализа, чтобы разработать рабочий процесс и добиться максимального эффекта.
  • Прототипируйте и тестируйте перед внедрением.
  • Установите основные процедуры и рекомендации.
  • Следуйте лучшим практикам и тенденциям.
  • Опыт работы в ArcGIS будет очень полезен, в качестве альтернативы используйте партнеров по внедрению, чтобы сделать процесс более простым и эффективным.
  • Воспользуйтесь сообществом ArcGIS и ресурсами онлайн-обучения.
Публикация результатов

Для того чтобы группы исследователей-практиков в Лаборатории места наследия работали на добровольной основе, необходимо было обеспечить производство ощутимых результатов, которые были бы полезны для отдельных людей, учреждений и мест наследия. Лаборатория Heritage Place Lab предложила разработать и опубликовать программы исследований, являющиеся результатом этого процесса, выпустить специальный выпуск в журнале "Управление культурным наследием и устойчивое развитие " (Emerald), что является важным шагом для ученых, а также подготовить решения в области природы и культуры для публикации на сайте PANORAMA.

- WHLP руководит Природно-культурным сообществом PANORAMA;

- ИККРОМ, основной партнер по реализации, сам является исследовательским учреждением и имеет собственную издательскую деятельность;

- Установлено партнерство с журналом "Управление культурным наследием и устойчивое развитие " (Emerald) для подготовки специального выпуска.

Процесс публикации результатов дополняет процесс проведения онлайн-семинаров инкубатора, поэтому важно рассчитать сроки обоих процессов, а также рассчитать ресурсы для редакционной работы и последующих действий. Это необходимо установить до начала реализации.

Совместная оценка эффективности управления объектами всемирного наследия

Лаборатория Heritage Place Lab протестировала концепции и инструменты, разрабатываемые в рамках или в сотрудничестве с WHL, включая Рамки знаний для управления всемирным наследием, Инструментарий "Улучшение нашего наследия 2.0" (EOH 2.0), а также базу данных тематических исследований природно-культурного сообщества PANORAMA (https://panorama.solutions/en/portal/nature-culture). С целью разработки программ исследований объектов всемирного наследия, основанных на практике, Лаборатория Heritage Place Lab предложила каждой исследовательско-практической группе выполнить задания между семинарами, которые затем были представлены. Последовательность выполнения заданий была разработана таким образом, чтобы в результате составить программы исследований для каждого объекта всемирного наследия, используя инструменты 1, 2 и 4 из набора инструментов EOH 2.0, которые направлены на оценку эффективности управления. Команды оценили общее понимание ценностей и атрибутов, механизмов управления и факторов, влияющих на их объекты наследия, что позволило определить проблемы управления и приоритеты исследований.

- В настоящее время WHLP разрабатывает ряд руководств и инструментов для поддержки управления объектами всемирного наследия. Их можно было протестировать в ходе пилотной фазы Heritage Place Lab.

- Участие в проекте авторов этих руководств и инструментов, а также специалистов-практиков, которые применяли эти инструменты на своих объектах, способствовало этому процессу.

- Руководства и инструменты были созданы для использования менеджерами Всемирного наследия и других объектов наследия, и исследователям было сложнее их понять. Однако в процессе использования эти инструменты помогли исследователям лучше понять управление и определить потребности в управлении и исследованиях на основе проблем на местах, более тесно связав их с объектами.

- Совместная работа исследователей и менеджеров участков по оценке эффективности управления сыграла важную роль в укреплении партнерских отношений между исследователями и практиками и позволила начать новые потенциальные проекты и планы в рамках групп.

Онлайн-семинары инкубатора "Исследование-практика

Лаборатория Heritage Place Lab функционировала как инкубатор исследовательских программ, основанных на практике, для 8 объектов всемирного наследия, способствуя тому, чтобы исследования влияли на управление объектами, а управление объектами влияло на исследования, путем проведения 6 онлайн-семинаров по 3 часа каждый, которые проходили в течение 7 месяцев. В ходе этих семинаров вопросы управления объектами изучались совместно, что позволило исследователям проверить теории и методологии с руководителями объектов, работающими на местах. Исследователи получили доступ к объектам всемирного наследия и смогли глубоко понять местные потребности. Руководители объектов ознакомились с методами исследований и совместно разработали программы исследований для своих объектов всемирного наследия. Более 30 приглашенных докладчиков из разных сфер деятельности, включая исследователей, практиков, сотрудников и международных экспертов, представили материалы по конкретным темам, разработанным на каждом семинаре. Координаторы предоставили группам материалы для размышления и обратную связь по разработке заданий, которые привели к составлению программ исследований.

- В связи с пандемией COVID WHL перешла на работу в режиме онлайн, что позволило привлечь исследователей, практиков и экспертов со всего мира.

- Онлайновая среда была уже знакома большинству участников проекта, в том числе благодаря использованию интерактивных приложений, которые позволили наладить более тесный обмен мнениями.

- Несмотря на то, что участники привыкли к онлайн-среде, существовали трудности с координацией часовых поясов (слишком рано для одних, слишком поздно для других), поэтому такие мероприятия лучше проводить на национальном или региональном уровне.

- Технические проблемы с подключением к Интернету и доступом к устройствам присутствовали на каждом семинаре, что ограничивало активное участие некоторых участников проекта.

- Отсутствие физической связи было проблемой, однако онлайн-среда позволяла осуществлять другие виды обмена и связи и расширять сеть (можно было привлечь больше людей, команды могли организовать свою работу в виртуальных чатах и аудиториях).

Переселение пулловеров в Пахрампе

После создания прудов были организованы экскурсии для сотрудников Департамента дикой природы штата Невада и Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США - государственных и федеральных агентств-партнеров, отвечающих за выдачу разрешений.

Рыбы-бассейны Пахрампа отловлены и перевезены на грузовике в аэрируемых и изолированных живых колодцах из гораздо более крупного рефугиума, расположенного в Спринг-Вэлли, штат Невада.

Регулярные обновления и экскурсии для членов федеральной "Группы по восстановлению пулловых рыб в Пахрампе" привели к поддержке проекта и сотрудничеству с государственными и федеральными партнерами.

Хотя на достижение этой цели ушли годы, они были потрачены с пользой, заложив прочную основу для успеха и укрепив чувство общности и партнерства. Этот инновационный проект получил множество положительных отзывов в местной прессе и социальных сетях.