AER202 | 解决识别非法捕捞活动的大数据挑战问题
AER202 | 解决识别非法捕捞活动的大数据挑战问题
关键字: [Amazon Web Services re:Invent 2023, Hawkeye 360, Illegal Fishing Activity, Maritime Domain Awareness, Data Fusion, Machine Learning Models, Space-Based Rf Remote Sensing]
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视频
导读
太空商业遥感能力的提升为促进全世界尤其是海洋领域的持续监测活动创造了机会。在本次分享中，向 HawkEye 360 了解如何将射频数据与多源数据集融合，使用 Amazon SageMaker、Amazon Lake Formation 和 Amazon EKS 等云技术创建高度可扩展的数据管道，能够分析数百万个数据点以填补关键信息空白，从而更快地得出分析结论，使世界变得更加安全。
演讲精华
以下是小编为您整理的本次演讲的精华，共2000字，阅读时间大约是10分钟。如果您想进一步了解演讲内容或者观看演讲全文，请观看演讲完整视频或者下面的演讲原文。
本周四下午2点，一场关于如何使用亚马逊云科技服务支持太空探索并改善地球生活的会议在欢迎超过200名与会者的热烈气氛中拉开帷幕。会议由一位主持人开场，她详细介绍了来自Hawkeye 360公司的Tim和Kate两位演讲者。Hawkeye 360公司已经成功部署了一个创新的小型卫星星座，能够从太空收集无线电频率（RF）数据。
主持人表示，在re:Invent期间，一系列发布和客户案例展示了亚马逊云科技如何被用于支持提供洞察力的太空数据应用，从而让地球变得更加安全。太空数据的真正价值在于将其转化为有益的信息，以解决地球上的问题并提高生活质量。她还提到，在5.5年前她初次加入亚马逊云科技的时侯，Hawkeye 360还仅仅是一个设想。然而到了2022年，他们已经在轨道上部署了多颗卫星，处理亚马逊云科技的数据，为全球带来福祉。
Tim在演讲中进一步解释了无线电波作为一种独特资源的潜力，可以为人类带来新的认知层次。Hawkeye 360的卫星在低地球轨道上以每颗卫星三颗的三角形编队飞行，这使得他们能够在任何天气条件下全天候监测无线电频率发射源。卫星被调谐至寻找客户感兴趣的特定频率，如航海雷达。
随着卫星在空中的移动，它们会分析信号波形。这些波形数据会通过下行链路传输至亚马逊云科技，然后使用专有算法对三个编队卫星的数据进行比较。通过分析信号特性之间的微小差异，算法可以确定地面上的单个RF发射器的地理位置。
目前，Hawkeye 360拥有5个由3颗卫星组成的集群，可提供全球覆盖和约1小时的回访率。随着星座增长到10-20个集群，回访率将降至20-30分钟。这种前所未有的观测频率将揭示全球的活动，帮助客户做出明智的决策。
Tim分享了几个示例应用：
- 通过定位已关闭公共追踪系统的船只来打击非法捕鱼。尽管卫星仍能检测到导航所需的雷达信号。
识别受保护公园内的潜在入侵者或营地的方法是通过捕捉非法卫星电话信号。这为公园管理员提供了一个搜索区域。在一个案例中，这导致了发现营地篝火和人迹，位于刚果公园内，那里应该只有管理员和动物。通过检测在车队经过某个地区之前用于干扰无人机使用的GPS干扰信号来追踪部队调动。在乌克兰入侵之前，Hawkeye 360用这种方式探测到了俄罗斯部队的调动。
Hawkeye 360已经开发了一个感兴趣的信号目录，客户可以任务卫星收集，例如特定地区的海事无线电。他们还在努力扩大可任务的频率范围，目前涵盖150MHz至18GHz。在一次通过的飞行中，他们专注于特定的频段，如UHF或卫星电话，但也可以在整个谱上收集。
Tim指出，除了他们的卫星外，还有其他平台，如飞机、无人机和地面传感器，可以从不同的视点收集RF数据并将其融合在一起以提供见解。然后他让Kate介绍如何利用亚马逊云科技上的数据湖架构来构建分析以识别非法捕鱼活动的更多细节。
Kate首先阐述了在海洋领域中的一些独特挑战，这使得检测非法活动变得困难：
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频繁的云层覆盖限制了飞机或卫星的一致视觉观察
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公共追踪系统如AIS可能被试图避免检测的船只关闭或欺骗
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广阔的海洋区域需要广泛的区域监控能力
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资源有限意味着在部署巡逻船之前，需要对可能的非法行为进行权威鉴定
接着，她通过一个典型的流程来尝试在没有Hawkeye 360的数据的情况下检测非法捕鱼：
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从AIS发射开始，以识别正常的捕鱼船只和模式
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寻找发出雷达信号但不发送AIS的船只，这可能表明试图避免跟踪
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使用历史航线数据来看船只的路线是否异常
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检查与其他已知的可疑船只的会合情况
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如果可用,使用可视图像来证实活动
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分析该地区其他船只的行为以提供更多背景信息
凯特强调，这是一个涉及大量数据的问题。每天，超过1亿的RF检测、35亿条AIS消息和25万艘船只在海上进行。非法捕鱼占据了全球捕捞量的20%，这意味着数十亿美元的损失。寻找少数违法者是一项巨大的数据分析挑战。
接着，她概述了Hawkeye 360在亚马逊云科技上构建的数据湖架构，以帮助团队大规模地快速开展分析工作：
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生产层：团队一旦准备好，就将数据发布到中心的Lake Formation目录中，以驱动发现过程
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Lake Formation为跨团队协作提供了安全性、访问控制和治理
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模块化设计允许团队独立按照自己的节奏发展
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消费层为分析提供易于获取所需的数据
这个数据湖使得先进的算法得以实现，例如：
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使用机器学习识别独特的雷达波形签名
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预测机会区域的模型，以便预计可能的会面地点
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在电子奥维和合成孔径雷达图像中识别物体，以关联船只
凯特分享了一个成功的故事，讲述了如何使用这种架构来迅速分析加拉帕戈斯群岛专属经济区潜在的非法捕鱼活动。他们使用雷达发现了几艘没有按照要求发送AIS识别信息的船只。通过查询与雷达信号相关的历史AIS数据，他们发现了一艘有记录非法活动公司的附属货船。这提供了一个权威的线索，可以进行进一步的调查和监控。
她指出，非法捕鱼每年导致估计230亿美元的损失，占全球捕捞量的20%。鉴于如此巨大的影响，拥有像Hawkeye 360这样的新的数据源，并利用亚马逊云科技的分析和解决非法捕鱼等问题至关重要。
总之，凯特解释说，亚马逊云科技上的数据湖架构使团队能够快速整合数据源并开展分析工作，这对于从Hawkeye 360的卫星收集的RF数据中添加背景信息和识别可疑行为至关重要。太空RF提供了其他来源（如仅AIS）无法获得的独特见解。这展示了亚马逊云科技如何帮助创新公司（如Hawkeye 360）充分利用空间数据，并将AI应用于解决现实世界的问题。
凯特强调，数据湖方法已经加速了客户在模式识别和高级分析领域的机器学习模型开发。通过跨多个数据来源的复杂查询，分析师可以快速整合关键见解，从而在浩瀚的海洋中识别潜在的恶意行为者。
总之，此次展示展示了亚马逊云科技的云服务如何支持完整的天空数据业务，提供了以往难以获得的重要新数据和见解。通过检测来自太空的射频信号并利用亚马逊云科技的分析工具，如Hawkeye 360这样的公司正致力于创建一个更加安全、可持续的世界。
下面是一些演讲现场的精彩瞬间：
亚马逊云科技正致力于帮助各个行业打造全方位的太空解决方案，以提高地球上的生活质量。
本演讲将探讨如何组建一系列太空飞船以收集全球数据，并在云端运用机器学习进行剖析，以及如何通过人工智能解决现实问题。
亚马逊云科技利用各种遥感平台，如卫星、无人机、飞机和地面传感器，全面收集海洋数据。
视频中展示了随着更多卫星群的部署，Project Kuiper的卫星群如何实现高频回访和全球覆盖。
领导者们强调了亚马逊云科技的独特信号识别技术，用于侦测可疑的海上活动。
领导者们还强调，数据融合至关重要，而亚马逊云科技有助于将数据整合在一起，构建强大的模型。
总结
Hawkeye 360公司通过一系列小型卫星和云计算分析技术来监测非法捕捞活动。这些卫星能检测到船只发出的无线电信号，从而在全球范围内定位和追踪船只。结合自动识别系统（AIS）船舶追踪数据和云端数据湖架构中的图像，形成全面的数据库。这个中心数据库使得团队成员能够发布和发现数据集。接着，机器学习模型会对整合后的数据进行深入分析，以便识别出可疑的船只行为，比如禁止在保护区非法捕捞。例如，Hawkeye 360曾在加拉帕戈斯群岛的专属经济区内发现非法捕捞行为，尽管该地区是禁止捕捞的。通过对无线电信号与过去检测数据的匹配，他们确认了一艘多次变更所有权的货船涉嫌非法捕捞。这些都证明了Hawkeye 360的方法在整合多源数据和分析方面的能力，从而帮助政府打击非法捕捞活动。
演讲原文
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亚马逊云科技是谁？
亚马逊云科技（Amazon Web Services）是全球云计算的开创者和引领者，自 2006 年以来一直以不断创新、技术领先、服务丰富、应用广泛而享誉业界。亚马逊云科技可以支持几乎云上任意工作负载。亚马逊云科技目前提供超过 200 项全功能的服务，涵盖计算、存储、网络、数据库、数据分析、机器人、机器学习与人工智能、物联网、移动、安全、混合云、虚拟现实与增强现实、媒体，以及应用开发、部署与管理等方面；基础设施遍及 31 个地理区域的 99 个可用区，并计划新建 4 个区域和 12 个可用区。全球数百万客户，从初创公司、中小企业，到大型企业和政府机构都信赖亚马逊云科技，通过亚马逊云科技的服务强化其基础设施，提高敏捷性，降低成本，加快创新，提升竞争力，实现业务成长和成功。
