В наш информационный век аналитики национальной безопасности часто ищут иголку в стоге сена. Доступные данные растут намного быстрее, чем способность аналитиков наблюдать и обрабатывать их. Иногда они не могут установить ключевые связи, и часто они перегружены попытками использовать данные для прогнозов и криминалистической экспертизы.Группа анализа паттернов Sandia National Laboratories для поддержки высокопроизводительной эксплуатации и анализа (PANTHER) сделала ряд прорывов, которые могут помочь решить эти проблемы.
Они разрабатывают решения, которые позволят аналитикам работать умнее, быстрее и эффективнее при просмотре огромных и сложных объемов данных в реальном времени в стрессовых средах, последствия которых могут быть жизни или смерти.Достижения PANTHER включают переосмысление того, как сравнивать движение и траектории; разработка программного обеспечения, которое может представлять изображения с удаленных датчиков, связывать их с дополнительной информацией и представлять их в доступной для поиска форме; и проведение фундаментальных исследований визуального познания, — сказала Кристина Чухлевски, главный исследователь PANTHER и руководитель отдела разведки и разведки систем наблюдения и разведки Sandia, а также поддержки принятия решений.
Команда PANTHER изучила необработанные данные и способы их предварительной обработки и анализа, чтобы сделать их доступными для поиска и более значимыми. Фундаментальные исследования в области когнитивных наук, проводимые в рамках проекта, помогут при разработке программного обеспечения и инструментов, которые помогут тем, кто просматривает данные, и упростят выявление интересующей информации или тенденций.PANTHER, который финансировался Лабораторией исследований Сандии.
Программа развития собирает более глубокую информацию из сложных наборов данных за минуты, а не за месяцы, и охватывает сотни квадратных миль вместо десятков.«PANTHER разработала основу для преобразования того, как массивные и сложные наборы данных могут быть быстро проанализированы, чтобы предоставить лицам, принимающим решения, новые взгляды на ситуации и обстоятельства», — сказал Энтони Медина, директор Sandia’s Radio Frequency. Центр электронных систем. "Если аналитик собирает информацию о конкретном месте с течением времени и узнает, что там может происходить что-то интересное, у него, вероятно, нет инструментов, необходимых для быстрого сбора и анализа информации из всех соответствующих наборов данных, которые могут подтвердить прогноз. . Но PANTHER, вероятно, сейчас лучший выбор для страны, чтобы быстро добраться до этой точки ».Код Tracktable автоматизирует наблюдение за движением, траекториями
Марк Ринтул, специалист по обработке данных Sandia, вместе с исследователем Sandia Энди Уилсоном и другими разработал код Tracktable для автоматизации наблюдения за движением и траекториями. Код может быть применен к любой проблеме, связанной с движением, например к авиалайнерам, кораблям или людям.Современные подходы к получению значимой информации о траекториях сосредоточены на сравнении одной траектории с другой. «Если у вас есть миллионы траекторий для рассмотрения, это может означать триллионы сравнений, что требует много времени и мощности компьютера», — сказал Ринтул.
«Мы разработали способ хранения и представления траекторий, чтобы компьютеры могли сравнивать их все сразу очень быстро и эффективно», — сказал он. Вместо триллионов сравнений программа выполняет ту же работу с миллионами сравнений, что вполне управляемо.Аналитик, обеспокоенный количеством авиалайнеров, застрявших в схемах ожидания, мог бы спросить Tracktable о траекториях самолетов, сделавших определенную схему поворотов.
Затем Tracktable вычисляет геометрические характеристики, такие как количество поворотов на 90 градусов, которые пролетел самолет, или длина прямой линии. Связывая тип движения с этими функциями и присваивая номер каждой функции, компьютер может быстро сгруппировать полеты, которые ведут себя одинаково, и показать их зрителю для интерпретации.
«Если у вас есть миллионы, и вас интересуют не точные сравнения, а их общие группировки, это очень эффективно», — сказал Ринтул.PANTHER также изучила возможность прогнозирования информации, скрытой в данных.
Если аналитик смотрит на первую половину полета, рассматривает исторические данные об аналогичных траекториях полета, а затем смотрит на вторую половину полета, любое отклонение от модели может побудить аналитика присмотреться. По словам Ринтула, поиск этого выброса из миллионов ранее выполненных рейсов занимает с Tracktable около секунды. Аналитик предупрежден, потому что члены команды PANTHER используют достижения когнитивной науки для разработки визуальных результатов, которые подчеркнут странное поведение отдельного самолета.
Изучая, как аналитики используют визуальные данные, исследователи Sandia выясняют, как сделать выбросы на экране, заполненном деталями, чтобы привлечь внимание аналитика.Сейчас команда изучает возможность интеграции движения и траекторий в систему под названием GeoGraphy.GeoGraphy помогает аналитикам искать интересующие объекты, показывает изменения с течением времениGeoGraphy, первоначально финансируемая Национальным управлением ядерной безопасности, представляет собой программную систему, которая преобразует изображения дистанционного зондирования, выраженные в пикселях, в узлы и края на графике, чтобы показать изменения во времени и сделать данные доступными для поиска, сказал Рэнди Брост, ученый-компьютерщик Sandia, который возглавил команду, разработавшую программное обеспечение.
Узлы аналогичны бежевым ступицам в Tinkertoys, а края — это цветные соединительные стержни.GeoGraphy разбивает изображения на категории, такие как здания, деревья или реки. Эта предварительная обработка создает графику, напоминающую сложную раскраску по номерам, которая показывает категории всего на изображении. По словам Броста и Чухлевски, программа использует узлы и ребра для описания отношений между объектами, таких как расстояние или время.
В дополнение к изображениям, программный пакет может включать такую информацию, как телефонные книги или записи округов, создавая единую доступную для поиска базу данных всей информации, которая показывает, что изменилось с течением времени.Например, чтобы найти среднюю школу, аналитик просит программу искать большие здания вблизи регионов, которые похожи на парковки, футбольные поля и теннисные корты, и определяет эти объекты. Затем аналитик может выбрать один из результатов, предоставленных компьютером.Система является иерархической, поэтому, как только аналитики идентифицируют средние школы, они могут попросить программу найти средние школы в следующий раз, не описывая их.
И если они сомневаются в том, что что-то является средней школой, программное обеспечение делает необработанные данные доступными, чтобы они могли проверить результаты, сказал Брост.«Цель этих кодов — GeoGraphy и Tracktable — помочь людям, а не заменять их или автоматически выполнять свою работу.
Это повысить их способность хорошо выполнять свою работу и позволить им более эффективно справляться с большой набор доказательств ", — сказал Брост. «В конце концов, в основном это системы предложений, которые говорят:« Эй, основываясь на том, что вы сказали мне, что вас интересует, вам следует посмотреть здесь, здесь и здесь »».В команду PANTHER также входили исследователи, сосредоточенные на улучшении восприятия зрителей. Исследователь Лаура Матцен и другие проводят эксперименты в области когнитивных наук, чтобы узнать, как опыт аналитиков влияет на их зрительное познание, и создать модель того, как работает визуальное внимание сверху вниз — когда пользователь приближается к изображению с определенной целью. По словам Матцена, исследователи надеются использовать ответы, которые они находят на такие фундаментальные вопросы когнитивной науки, для разработки новых инструментов, которые улучшат взаимодействие между людьми и компьютерами.
По словам Чухлевски, прототипы продуктов и идей, разработанные в рамках PANTHER, готовы к следующему этапу их развития: они будут протестированы в реальных условиях.Исследователи Sandia предложили исследовать новые проблемы, освещенные PANTHER, в то время как другие агентства укрепляют основу, разработанную PANTHER. По словам исследователей, в других проектах идеи PANTHER будут использоваться для решения реальных проблем.
«Мы вошли в PANTHER, думая, что собираемся сделать одно: мы собираемся улучшить жизнь имидж-аналитиков», — сказал Чухлевски. «И в процессе исследования мы сделали намного больше».