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博天堂现金网的夏季研究所标志着海上安全和保安学生创新的第十个年头

SRI连接多学科学生团队与政府和行业专业人士发展真实世界的解决方案,以对美国安全和安全挑战水路

Students in a lab

从6月3日至7月26日,的博天堂平台的 海上安全中心 (MSC)开展了第十届年会 夏季研究所 (斯里兰卡),标志着成功的海上和港口的安全与安保经验的十年教育为主和应用技术研究。

代表11个学科,今年的人群的25名学生来自七所学校欢呼,其中包括两个少数民族服务机构:波多黎各的马亚圭斯大学和北卡罗来纳大学彭布罗克大学,后者参加在斯里兰卡的第时间。

为八周的课程每年的项目主题与美国国土安全部(DHS)的利益相关者共同开发,占国土安全企业目前的需求和利益。

“我们的目标是创造的东西,美国海岸警备队或其他国土安全部组件机构可以完成他们的具有挑战性的任务立即使用,” hady萨卢姆,MSC主任,电子与计算机工程教授说。 “我们让学生对自己的工作,尽可能的,我们鼓励他们自己的想法和努力,以一个新的水平,无论是启动还是追求专利或商业渠道。”

2019年队列的六个项目中,从去年一年两延续,包括一个看到斯里兰卡的第一个发明披露。这些项目有三个在这里凸显。

通过无人机系统扩充人手

Buoy team
玛丽亚Manoussakis和Jason昌浮标系统上工作。

面对美国的现实海岸警卫队每天都是仅仅因为水对拒不停滞不前。

由时间海巡人员能够调动和达到报告有过火,例如一个人的最后已知坐标,那个人已经移动,沙僧与当前的一个未知地点潜在英里远。

同样,官员给追逐可能会被迫寻求犯罪嫌疑人,扔到海里货物之前检索违禁品之间做出选择“确认位置丢失。

事件的发生和目标的发现之间的时间延迟可能意味着生与死或刑事定罪和免罪的差异。

SRI一个项目组的无人机系统(UAS)浮标系统,可能会帮助国土安全从业人员“是”在两个地方一次。

配备了GPS和环境传感器,轻量级自定位基准标志浮标自主地从一个无人机部署,掉入水中的人或物体的最后已知位置附近。作为浮标与当前的漂移,它遵循目标的大致路径。

对于ESTA UAS浮标系统的潜在应用包括搜索和救援,海洋建模,事故和污染监测和缉毒。

“每个应用程序之间的唯一区别是时间的,它在水中的量,说:”玛丽亚·博天堂现金网Manoussakis本科机械工程。 “我们并不想回家在一个特定的应用程序现在。我们只是试图让一个原型。”

2019年UAS项目拿起救生圈 当去年不放过。利用2018年球队的想法作为跳板,2019年球队 - 返回博天堂现金网软件工程本科埃里克·费尔南德斯和香草zieger和博天堂现金网机械工程本科manoussakis和Jason昌 - 度过了前几个星期的重新设计的浮标和无人机释放机制。

最初设想作为一个单独的部件,其中浮标坐着,释放机构,团队意识到,可以简​​化。

“那一位教授工程与空气动力学和航空系统公司表示,‘[独立释放机制]是不必要的。为什么使它更难为自己吗?’”说Manoussakis。 “那,所以我们抛弃了这种观念并提出浮标释放机构。”

有研究教授巴里·布宁工作,该小组还发现自己在飞行中解决设计问题,而已经沉浸在原型车的组装阶段。具有与该浮标会漂浮当前内置功能齐全的锥套时,他们发现他们会没有考虑到需要对弹簧保持锥套的武器部署。

既不弹簧或是手头有足够的时间,以确保任何,“我们不得不那种凑合,” Manoussakis说。

但材料和浮标的组件本身所带来的球队最大的也许是挑战。

他们建立了浮标的玻璃纤维身体从无人自治系统制造商硬钉子指导。但制造玻璃纤维的细致过程被证明更加困难和耗时超过预期。

“你必须使用一个非常需要的树脂量的固化剂,你必须使用它,否则在它很难得到一分钟,你可以不使用它,” Manoussakis说。 “我们花了很长的时间,我们已经习惯了。”

使用机加工和3- d印刷部分的组合,该小组能够完成组件的功能性的,如果不是完全可操作,浮标原型系统。虽然还没有防水(承诺如此巨大,它必须等待未来的迭代),原型汇集了无人机系统的功能和组件集成到一个连贯的整体。

UAS 2018该项目得到浮标SRI的第一个发明披露。随着2019年球队的不断进步和完善,政府和系统中的商业兴趣依然高涨。

可视化更有效的海上风险管理数据

Dashboard team
仪表板团队,从左到右:约翰Hillin,USCG部门NY,安全和安保部负责人;马修seedhom;丹妮尔多布斯;艾米丽Jannace;和特里斯坦观众

海岸警卫队记录的安全,在全国范围内的数据库名为misle(出于安全和执法海洋信息)安全和执法事件的数据。这个数据代表出现在国内和领海,包括环境泄漏,犯罪活动,allisions和事故,并影响下泛舟所有主要和次要事件。

但是从这样一个广泛的数据库访问和分析数据的过程可能是乏味和麻烦,需要多个步骤,电子表格,甚至软件系统。改变只是一个搜索参数可能意味着不必从头重新开始整个过程​​。

快速,高效的数据分析是做出提高安全性和安全性的成果积极的资源分配和预算决策至关重要。与已经在容量资源,海岸警卫队作战现场指挥部门纽约 - 责任,其面积涵盖超过6000平方英里,包括纽约和新泽西港 - 看着斯里兰卡提供援助。

进入风险管理仪表盘。

“[板块纽约]已经在分析他们的数据,说:”弗吉尼亚理工大学土木工程研究生艾米丽jannace,“但不是一个有效的途径。我们想作一个可视化快速有效地给出了所发生的趋势的视觉表现在此数据。这样,他们就不必通过筛选,例如,在2018年的数据,在2000年线搜救事故。”

与布宁和准教授的教学和工作 信息系统硕士课程 导演保罗·rohmeyer,风险管理仪表板团队 - jannace,博天堂现金网数学和计算机科学本科马修seedhom,纽约州立大学海事大学海事研究本科丹妮尔多布斯和阿拉斯加安克雷奇数据科学和地理信息系统研究生特里斯坦观众大学 - 开发出了原型视觉接口,提供事故数据,并通过图表,图形的易于扫描显示总结的趋势和区域地图的全面概述。

缺乏对私有海岸警卫系统,团队构建的仪表盘上,通过从PostgreSQL数据库拉动相关数据基于Python的框架(Django的)开发了一个网站来显示。交互式图形元件通过JavaScript库生成。

仪表板旨在促进敏捷,定量决策,比如何时何来加强巡逻。

“当他们走进上午介绍,他们可以使用的视觉效果和这些趋势,这些风险分析,并知道如何分配资源,他们的那一天,再下一周,下个月,” Jannace说。

随着团队请教定期纽约官员行业,洞悉海岸警卫队人员到团队的实际需求,谁直接造成的思维。

有识之士极为宝贵,甚至当它发出的球队回到绘图板。设想作为一个工具,它会实时更新,原有的仪表板概念有当misle队了解到事件的数据可能需要长达72小时似乎完全重新想象。

“从我们最初的设计,” Jannace说,“它改变了一切。”

但更大的挑战出现了,当小组发现事故数据的体积庞大,再加上需要进入它的时候,有时不正确或不完整录入产生。

一些事件,例如,输入了没有日期和时间,而其他人则留下没有类别。被混淆MOST经度和纬度事件坐标非洲和南极洲的位置,遥远行业纽约的管辖权。

超过8000行数据,是不可用的最终7%。

“这听起来不像很多,但百分之七为800线那我们输了,” Jannace说。 “这肯定是它的坚硬部分,试图找出我们可以用什么样的数据。”

数据完整性改进的身影融入球队的扇区纽约最后建议,包括标志或警告系统,当GPS坐标已经输入适当的境外土地来通知用户。附加增强建议包括战略颜色编码,自定义图形和容器类的分离(巡航跳跃,水上摩托艇,渡口等),以允许更精细的分析事件。

另外,球队取得系统集成和业务流程的建议,以进一步降低并发症,带来更接近原型,那所发生的事故提供的近实时快照工具最初的设想。

,虽然8周不足以应用预测建模,使得仪表板进行风险优先级,该项目很可能看到明年继续发展,并得到了积极的反馈一直是它甚至超越了最初的观众。

“仪表板可用于我们在任何地方创建,” Jannace说。 “具体来说,我们这样做是为纽约地区,但也有过气的海岸警卫队水平国家利益为好。”

赌博的方式来提高边境安全

Red Team/Blue Team
红队/蓝队比赛的设计团队,从左到右依次为:卡罗琳·科尔的学生,罗纳德·埃斯特韦斯,tanagorn chiamprasert,利亚姆酿造,Shreena梅塔和优素福萨拉曼maclara


想象一下,你想通过国际边界偷运违禁品板载一组货船。逃避检查,你将注意力集中在违禁一起一艘船或者他们在多个船舶分配?

现在想象一下你正在寻找执法说违禁品。这将您搜索船和如何彻底?你将采用什么样的策略,同时优化现有的资源发挥到极致?

在九月出红队/蓝队比赛的项目回答了这样的问题。

与教授和研究杰弗里·尼克森,项目组的副院长的工作 - 博天堂现金网软件工程本科利亚姆冲泡,博天堂现金网生物医学工程本科卡罗琳·科尔,博天堂现金网工程物理本科皮匠chiamprasert,博天堂现金网计算机科学本科罗纳德·埃斯特韦斯,在马亚圭斯电波多黎各大学工程本科优素福萨拉曼maclara和技术的计算机科学本科shreena梅塔新泽西理工学院 - 设计并开发了两个玩家对抗电脑游戏镜像如何合成的阿片类药物芬太尼被非法进口到美国。

“很多芬太尼通过船舶或货物集装箱走私进来的,说:”梅塔。 “国土安全部门做他们最好的筛选这些,而是​​在做走私的人越来越狡猾和创造性的与他们隐藏和分发药物的方式。”

探索这样的隐藏和寻求战略和确定他们会如何演变,项目组开发的游戏中对手两人一组玩,一起分配到红队(走私),一个播放器和其他蓝队(法执法)。开始每一轮,红队偷偷揣10个违禁单位之间10米数字的船舶。那么蓝队必须决定要搜索的船只以及如何。每个玩家在每一轮一圈,共五个回合。

蓝队的资源不是无限的,但是。相反,玩家必须规划自己的战略平衡与成本,实现它需要(游戏代币)成功的可能性:一个令牌来搜索一艘船的20%,三个令牌搜索60%,而五个标记搜索了100%。

通过限制作为其参数的一部分量化,游戏模拟真实世界的场景,并得到该项目的核心问题的心脏:如何在看似不可预知的情况下分配执法资源。

“在现实生活中,海关和边境巡逻没有无限的资源,也不做了毒品走私者。所以我们已经把限制两侧,说:”梅塔。 “你必须能够衡量你想要的搜索多少你要搜索,因为,实事求是地讲,你不能检查每单船的每一个地方。”

在游戏队是不是然而面对现实的局限,唯一的问题。

已经接近完成编程在Python语言的基本游戏,项目组开始认识到使用JavaScript,而不是使他们进步更快,远程通过Web浏览器,以使游戏更容易获得。于是两个星期到项目中,他们重写全部代码。

随着现在游戏在线托管,游戏数据将被存储到一个自动火力数据库,并绘制到通过连接到Web应用程序的Python脚本图。

该团队从事约60的朋友和对工作的玩游戏的家庭成员,产生绕90场比赛的价值可利用的数据为球队分析。

虽然球员的技术缺乏的高级安保培训的好处,梅塔认为即使是这种有限的数据绘制的初步结论有价值的‘至少是人的心理,明智的。’多playthroughs,甚至平民玩家开始识别模式和作出相应的反应。

“通常,采用隐藏一个或两个于所有的违禁品,并保留其他空的战术时,红队(a.k.a走私者)有胜利的金额较大,”梅塔说。 “蓝队花了一段时间捕捉到这种战术,但是当他们这么做,因为稀疏地被证明是红队的下一个最好的策略分发违禁品。我们还发现,蓝队有更大的胜利时,他们打了多轮使用相同的播放器在红队,并能在一定程度上读到对方球员的策略“。

提高游戏的逼真度和更好的将其调整到国土安全部的需求,项目组已经为前进,包括集成的现场数据,程序和不提供给学生进入游戏的参数智力提出了许多建议。他们还建议引入机器学习,以提高这两个播放速度和数量和策略分析的质量。

理想情况下,这将演变成为更喜欢“猫捉老鼠游戏的一种高级形式,”梅塔说。

最终,红队/蓝队此役通过更大的问题提供了一个框架,可以对抗的战略考虑和测试了它超出了原来的故事线。

“尽管现在它是非常海上为本,”梅塔说,“我认为这可以被看作是一个整体还资源配置的游戏,可以在任何领域在需要进行资源分配的帮助。”

十年,计数

包括队列2019,187级的学生已经完成了计划从30所大学SRI。

“我们感到非常自豪的是我们所取得的成就,”教育贝丝奥斯汀defares的MSC主任。 “它不仅是我们已经通过该计划所带来的学生数量,但他们已经做了研究成果现在已经过时了在现场和我们的利益相关者产生影响。”今年夏天提供了更多的学生项目包括使用机器学习和神经网络模型,以确定血管异常流量和定制设计的遥控潜水器的创建。

Manoussakis,Jannace和梅塔他们都说会考虑返回SRI毫不犹豫。

“当你进入一个实习,你和大家,在你的行业工作,所以[例如]你只交通工程师的工作。但在这里,我与海事,和计算机科学和数据科学家的工作, “jannace说。 “我爱我的实习,但这是一个完全不同的心态。我肯定会再做一个。”

海上安全中心是美国美国国土安全部科学和优秀的港口和海上安全技术局中心处。