[OCI]ドローンとハイパフォーマンス・コンピューティングが公共の水域を守るためにどのように役立つか (2021/03/31)
ドローンとハイパフォーマンス・コンピューティングが公共の水域を守るためにどのように役立つか (2021/03/31)
https://blogs.oracle.com/cloud-infrastructure/how-drones-and-high-performance-computing-can-help-protect-our-public-waterways
投稿者：Sasha Banks-Louie
サンフランシスコ河口の保護された湿地帯を闊歩するカリフォルニアカモメ [Chase Dekker Wild-Life Images/Getty Images]。
デンマークの気候・エネルギー・公益事業省と複数のパートナー企業は、
「CityShark」というコードネームで呼ばれるプロジェクトを新たに立ち上げ、
首都コペンハーゲンから約187km離れたオーフス港で、液体や固体の廃棄物を識別して清掃するためにドローンを活用している。
ドローンがデンマークの深海港での石油やガスの流出、ゴミの堆積などの浮遊物の上を飛行すると、
ドローンは航行中のドローンに信号を送り、廃棄物を清掃して近くの衛生施設に届けるように指示します。
海や港、川の清掃には多くの時間、労力、費用がかかるため、CitySharkのような取り組みでは、
ドローンによる撮影、AIによる分析、ハイパフォーマンス・クラウド（HPC）によるコンピューティングを活用して、そのプロセスを支援するテストを行っています。
デンマークの気候・エネルギー・公益事業省に属するDanish Agency for Data Supply and Efficiencyの特別コンサルタントであり、
Oracle for Researchプログラムの参加者でもあるMartin Skjold Grøntvedは、
「水中の生物を保護し、汚染を浄化することは、倫理的に行うべきことです。特に漁業、観光、レクリエーションに与えるダメージを考えると、コストもかかります。」
と語ります。
倫理や経済だけでなく、水中に漂うゴミは、地球上の酸素の供給を減少させる原因にもなります。
「水銀や鉛、PCBに比べて、水質汚染物質の中ではゴミは比較的無害だと思われています」と語るのは、
サンフランシスコ湾の健全性を追求する非営利科学機関、
サンフランシスコ・エスチュアリー・インスティテュートの環境インフォマティクス・プログラム・ディレクター、Tony Hale。
「しかし、ゴミが積み重なると、植物を窒息させ、植物プランクトンの成長を妨げ、大気中に放出される酸素の量を減少させます」。
それは鳥だ！船だ！ドローン？
Oracle と Kineticaが主催した最近のパネルディスカッションでは、
デンマーク省とサンフランシスコ河口研究所（SFEI）の両社が、AI誘導カメラを搭載したドローンの艦隊を展開し、
Kineticaのストリーミング・データ・ウェアハウスとOracle Cloud Infrastructure（OCI）のHPCを利用して、
公共の水路における廃棄物の特定と回収を行っている様子が紹介されました。
デンマークのCitySharkプロジェクトでは、ドローンのマルチスペクトルカメラで、3メガピクセルの画像を複数同時に撮影します。
OCI HPCプラットフォームの並列処理機能を使って機械学習アルゴリズムを実行することで、画像を瞬時に処理・分析し、結論を導き出します。
デンマーク工科大学のCitySharkプロジェクトで流出油の検知・除去アルゴリズムを開発したソフトウェアエンジニアのJakub Srna氏は、
「ドローンは飛行時間が短いため、並列処理機能がなければ、画像を撮影して分析を完了するまでに数日かかることもありました。
しかし、OCI HPCを使えば、港全体の調査、画像の処理、分析を1回のフライトで完了させることができます」
と述べています。
マルチスペクトルカメラを搭載したドローンがサンフランシスコ湾に向かい、ゴミの画像を撮影 [Courtesy of Pete Kauhanen for the San Francisco Estuary Institute (SFEI)].
オーフス市から約5,000海里（9,000km）離れた場所で、SFEIはサンフランシスコ湾とその周辺の支流にドローンを飛ばし、
約35,000枚のゴミの画像を収集、分類、分析した。
2,000以上のアノテーションを用いて機械学習アルゴリズムを学習させた結果、画像に写っているゴミの種類、量、場所を特定し、
そのゴミが環境に与える影響を測定するツールが完成しました。
SFEIのHale は、「環境中のゴミの量を測定できることは、レジ袋禁止やその他の環境保護政策の効果を理解するための重要な第一歩です」と語ります。
スピードの必要性
非営利団体であるSFEIのリソースは限られており、主に研究助成金からの資金で運営されています。
これらの助成金の多くは、特定のマイルストーンやタイムラインを満たすことが条件となっているため、
SFEIはアルゴリズムを実行し、その結果を迅速に報告できるコンピューティングプラットフォームを必要としていました。
オンプレミスのサーバーを使ってこのような分析を行うことはますます困難になり、完了までに数週間を要していました。
この1年間は、計画停電やCOVID19によるオフィスでの作業制限により、
スタッフが建物内に入ってソフトウェアのアップデートやハードウェアのメンテナンスを行ったり、電源の確保を行ったりすることが困難な状況でした。
これらのワークロードをKineticaとOCI HPCに移行してからは、「並列計算ができるだけでなく、24時間中断することなく実行できるようになりました」と、
SFEIのソフトウェアエンジニアであるLorenzo Flores氏は言います。
SFEIのアルゴリズムは、OCI上で動作する1つのGPUインスタンスに固定されているため、
「複数の実験を同時に行うことができます。これにより、より正確な分析結果を得るためのリアルタイムなパラメータ調整が可能になるだけでなく、
これらの作業を数週間ではなく数時間で終わらせることができるようになりました。これは、私のデスクトップ上で動作する1つのGPUでは不可能です」。
とFloresは言います。
デンマーク気候省のパートナーであるRainMarine Technology社は、オーフス港沿いの液体・固体廃棄物の清掃にWasteShark帆走ドローンを提供しています[RanMarine Technology BV]。
OCI HPCにKineticaのストリーミング・データ・ウェアハウスを導入することで、
デンマークのデータ供給・効率化庁とSFEIの両方が、長期的なプロジェクトの拡張に貢献しています。
オラクルのパートナーであり、Oracle for Startupsプログラムに参加しているKinetica社のグローバルソリューション担当ディレクターであるNick Alonso氏は、
「オラクルとのパートナーシップにより、最新のNvidia TeslaやAmpereアーキテクチャなど、さまざまな最先端のコンピュートシェイプを提供することができます。
また、オラクルの複数のアベイラビリティ・ゾーンにまたがってクラスターを拡張することができ、
Oracle Container Engine for Kubernetesにより、SFEIとCitySharkプロジェクトは、無償でコンテナを管理することができ、開発費に大きな影響を与えることができます。」
この種の画像解析ワークロードでは、スピードが不可欠です。
ゴミは瞬時に識別し、別の場所に浮かんでしまう前に素早く除去する必要があります。
Kinetica のチーフカスタマーサクセスオフィサーであるLiz McGlauflin氏は、
「Kineticaのプラットフォームを利用することで、SFEIとデンマークのデータ供給・効率化機関は、
機械学習モデルを構築し、地理空間分析をリアルタイムで実行することができます。
当社のプラットフォームはOCI上で稼働しているため、お客様が分析を完了するために必要なスピードと、
プロジェクトを拡張するために必要な弾力性を、すべて素晴らしい価格帯で提供することができます」
と述べています。
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