Allenby与微软合作开发基于AI的地图以预测洪水等自然灾害

编译：chux

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最近，Allenby开发了另一种工具来帮助预测，规划未来的洪水：这是一张独一无二的高分辨率地图，显示了地面建筑物，人行道，树木和草坪上的数据，从100,000平方英里纽约州北部到弗吉尼亚州南部，到切萨皮克湾。在人工智能的帮助下，航拍图像生成的地图显示的物体小至3平方英尺，比洪水规划者以前使用的地图精确约1,000倍。

在微软和佛蒙特大学的帮助下，创建地图花费了一年，耗资350万美元。Allenby的团队仔细研究航拍图像，道路地图和分区图表，以建立规则，分类对象和擦除错误以保持地图的清晰。“一旦我们完成了第一个数据集，”Allenby表示，“每个人都开始问下一个什么时候做。”

输入AI：微软帮助Allenby的团队训练其人工智能AI，以便自己识别物体。即使拥有强大的数据集，训练算法并不容易。这项工作需要定期进行“像素窥探”，手动放大对象以验证和修改自动结果。通过每次测试，该算法提高了识别水道，树木，田野，道路和建筑物的能力。随着相关的新数据的出现，切萨皮克公司计划使用它的人工智能来更新地图，这比最初的劳动密集型的数百万美元要容易得多。

现在，微软正在更广泛地提供该工具。只需42美元，任何人都可以通过微软的AI for Earth平台运行2亿张航拍图像，并在10分钟内生成整个美国的高分辨率土地覆盖图。如果算法没有在当地条件下进行训练，那么在该国其他地区的结果将不会那么精确，红木树或仙人掌仙人掌看起来就像柳树橡树。

在人工智能（左图）的帮助下，马里兰州埃利科特城周围的土地显示了比原来（右图）更多的细节。

对于一个沉迷于定位和地图服务的社会（物理世界每天都在数字化中展开），这种成就似乎并不具有开创性。然而，直到最近，高分辨率数据和人工智能智能都不存在使这些地图具有成本效益的环境目的，特别是对于非营利组织。随着微软的提议，全球范围内的人工智能即将成为商品。

Allenby表示，在设计雨水管理系统时，详细且最新的信息至关重要。他说：“用人工智能的力量观察这些系统可以开始显示何时出现分水岭”。位于埃利科特市的非营利组织流域保护中心在2001年的一项研究报告中指出，当10％的自然土地得到开发时，河流健康状况下降，并开始失去管理径流的能力。与未开发的土地相比，20％的径流量增加了一倍。Allenby指出，埃利科特城的铺砌表面和屋顶近年来达到了19％。

更详细的地图将使规划人员能够跟上土地利用的变化，并规划可以容纳更多水的排水系统。最终，当新开发项目有可能压倒雨水管理能力时，该地图将提供“实时仪表板”和自动警报作为警报系统。华盛顿特区的城市林业局利用新的地图，通过在该地区搜寻没有树木覆盖的地区积水来确定植树的位置。今年早些时候，切萨皮克保护协会开始与爱荷华州和亚利桑那州的保护组织合作开发针对这些景观的算法的训练集。

高分辨率成像和传感器技术，人工智能和云计算的结合使环保人士能够更深入地了解地球的健康状况。结果可以近乎实时地读出地球的生命体征，每当情况恶化时，就会发出警报和警报。

其他人正在世界各地应用这些技术。全球森林观察（GFW）是由世界资源研究所建立的一个保护组织，于2016年开始提供每月和每周的森林砍伐警报，由Orbital Insight开发的AI算法提供支持。根据该组织的网站，该算法分析了卫星图像，因为它被刷新以检测“可能表明即将发生的森林砍伐的模式”。使用GFW的移动应用程序，森林观察者，志愿者和森林护林员采取树木来验证印度尼西亚Leuser生态系统等地方的自动警报。

新的保护公式也渗透到海洋中。6月4日，保罗·艾伦慈善基金会透露了与昆士兰科技大学卡内基研究所的合作，在2020年前，海洋生物的夏威夷研究所和私人卫星公司的星球映射世界上所有的珊瑚礁。

截至2017年底，Planet部署了近200颗卫星，在全球范围内形成一条链，每天将整个地球以3米分辨率成像。如果没有AI算法训练来解释它们，它们永远不会转化为有用的地图。该合作伙伴关系利用了卡内基研究所的计算机视觉工具和昆士兰大学关于当地条件的数据，包括珊瑚，藻类，沙子和岩石。

“今天，我们还不知道全球漂白事件的地理位置，速度和频率，”卡内基全球生态系科学家Greg Asner解释道。基于什么是已知的，科学家预测，超过90％的世界珊瑚礁，其维持海洋生命的25％，将是灭绝2050年劳伦Kickham，保罗·艾伦慈善基金会冲击导演，预计合作将带给世界的珊瑚危机进入清晰的视野，使科学家能够每天跟踪他们的健康状况。

在与Planet和卡内基研究所合作的单独珊瑚礁项目中，大自然保护协会正在利用卡内基的计算机视觉AI开发加勒比海盆地浅水区的高分辨率地图。“通过了解这些系统如何生存以及它们如何适应，也许不是我们这一代，但也许下一代将能够将它们带回来，”大自然保护协会加勒比珊瑚礁项目负责人Luis Solorzano说。

制图服务对保护来说并不陌生。地理信息系统多年来一直是保护工具包的主要内容，提供交互式地图以促进环境监测，监管执法和保护规划。但是，映射服务只能与底层数据一样好，这对于获取和维护来说可能很昂贵。因此，许多自然保护主义者采用了免费提供的服务，例如美国地质调查局提供的30米分辨率图像。

埃利科特城和切萨皮克河流域展示了应对气候变化和人类活动影响的挑战。自20世纪50年代以来，海湾的牡蛎礁已下降超过80％。生物学家在20世纪70年代发现了切萨皮克湾地球上第一个海洋死亡区。蓝蟹数量在20世纪90年代急剧下降。自1895年以来，海平面上升了一英尺以上，根据2017年国家海洋和大气管理局（NOAA）的报告，到本世纪末，海平面可能上升6英尺。

Allenby于2012年加入切萨皮克保护协会，当时科技公司提供资助，探索技术如何帮助保护环境。Allenby寻求部署技术的方法来帮助土地管理者（如埃利科特市的那些人）改进FEMA用于洪水规划和准备的30米分辨率图像。

2015年，Allenby与佛蒙特大学，制定了县级高分辨率土地覆盖图，寻找更大项目的合作伙伴。他们在2016年从州和地方政府财团以及非营利组织获得资金。为期一年的努力涉及整合来自航空图像，路线图和分区图表等不同来源的数据。随着数据集汇集在一起，Conservancy董事会成员将Allenby介绍给微软，微软迫切希望展示如何利用其AI和云计算来支持保护。

“看到我们的能力是我生命中的挫折，但我们在理解有关地球健康的基本信息方面落后了多少，”微软首席环境科学家Lucas Joppa说道，他负责监督地球的AI。“并且看到那些在前线解决社会问题的人，比如环境可持续性，往往是资源最少的组织，可以利用那里的技术。”

然而，最终的问题是，这些由人工智能提供动力的土地覆盖图提供的诊断是否能够及时到达，以帮助解决人类造成的问题。