随着美国海岸警卫队（USCG）的破冰船Healy在今年夏天参加北极之旅，它正在拍摄北极的影像，以进一步研究这个快速变化的地区。林肯实验室的研究人员在Healy停靠西雅图港口期间，在船上安装了一个相机系统，并于7月11日开始了为期三个月的科学任务。这个数据集将成为首批其类的数据集之一，将被用于开发可以分析北极图像的人工智能工具。

在极端气候变暖和海冰融化的背景下，北极航道向军事舰艇和从事非法捕鱼的船只开放了。这些动态可能对美国构成国家安全挑战。开放的北极区域还引发了关于其气候、野生动植物和地理变化的问题。

目前，几乎没有关于北极的图像数据集可供研究这些变化。从卫星或飞机上获取的俯瞰图像只能提供有限的环境信息。而连接在船上的朝外相机可以捕捉到更多设置的细节和物体的不同角度，例如场景中的其他船只。这些类型的图像可以用来训练人工智能计算机视觉工具，从而帮助海岸警卫队规划海军任务并进行自动化分析。据库鲁卡尔（Jo Kurucar），林肯实验室人工智能软件架构和算法组的研究员表示，海岸警卫队在北极的资源分散，可以从人工智能工具中获益匪浅，这些工具可以起到增强力量的作用。

Healy是美国海岸警卫队最大、技术最先进的破冰船。在当前任务中，配备新传感器来收集这个数据集是非常合适的选择。实验室的研究小组与美国海岸警卫队研究与开发中心合作确定了传感器的要求。他们共同开发了寒冷地区成像和监视平台（CRISP）。

"林肯实验室与海岸警卫队有着良好的合作关系，尤其是与研究与开发中心的合作。在过去十年里，我们建立了紧密联系，使得CRISP系统的部署成为可能，" CRISP项目负责人、林肯实验室人工智能软件架构和算法组的助理负责人Amna Greaves表示。"我们之间的合作关系牢固，不仅因为实验室和我们组中有海岸警卫队的退伍军人，还因为我们的技术使命相互补充。今天我们在北极地区部署红外感测技术，明天我们可能在快速响应巡逻舰上使用四足机器狗进行操作。"

CRISP系统由一台长波红外相机组成，由Teledyne FLIR（前瞻性红外）制造，适用于恶劣的海上环境。相机可以在恶劣的海况、完全黑暗、雾和耀光中自行稳定，并配备GPS启用时间同步时钟和网络录像机，可以记录视频和静态图像及GPS定位数据。

相机安装在船头的指挥塔前，电子设备安装在指挥塔上的一台坚固的架子里。系统可以从指挥塔手动操作，也可以放入自动监视模式，以缓慢来回摆动，每三小时录制15分钟的视频和每15秒钟拍摄一张静态图像。

"设备的安装是一次独特而有趣的经历。就像任何好的项目一样，我们对安装的期望与现实不符，"该项目的IT系统管理员迈克尔·埃米利（Michael Emily）表示，他为此次安装前往西雅图。与船员一起工作，实验室团队在发现预期的接入点实际上无法访问后，不得不迅速调整从摄像机到观察站运行电缆的路线。“我们为这个项目特地准备了100英尺的电缆，以防发生这种情况，这是一件好事，因为我们只剩下几英寸的余地，"埃米利说。

CRISP项目小组计划在USCG科学任务于秋季结束后公开发布数据集，预计数据集大小约为4TB。

发布数据集的目标是使更广泛的研究团体能够开发出更好的用于北极操作的工具，尤其是在这个地区变得更容易通航之际。库鲁卡尔补充道："收集和发布数据比我们自己努力取得进展更快、更大。它还使实验室能够参与更先进的人工智能应用，而其他人在使用数据集进行逐步改进。"

除了提供数据集外，实验室团队计划提供基准目标检测模型，供其他人在自己的模型上取得进展。还计划开发更先进的人工智能应用，如场景中特定对象的分类器以及识别和跟踪图像中的对象的能力。

除了协助海岸警卫队的任务外，这个项目还可以为研究人员提供应用人工智能来应对气候变化数据的一个有影响力的数据集，Paul Metzger表示，他领导着林肯实验室人工智能软件架构和算法组。

Metzger补充说，该小组很荣幸能参与这个项目，并对将人工智能应用于美国面临的新挑战感到兴奋："我非常自豪我们的小组将人工智能应用于我们国家最重要的挑战，从预测新冠疫情爆发并协助美国欧洲司令部支持乌克兰，到现在在北极运用人工智能进行海上意识。"