DVIDS – Noticias – Ph.D. del Cuerpo de Marines Graduado explora la incertidumbre en el aprendizaje automático

A medida que proliferan los sensores del espacio de batalla y aumentan los datos, los comandantes pueden encontrarse fácilmente en una paradoja de la información: ahogarse en datos, pero hambrientos de conocimiento.

El Teniente Coronel del Cuerpo de Marines de EE. UU. Pedro Ortiz, quien se graduará de la Escuela Naval de Posgrado (NPS) el 16 de junio con un Ph.D. en Ciencias de la Computación, centró su disertación en este desafío para ayudar a permitir una toma de decisiones rápida y efectiva para los comandantes en una era de incertidumbre y datos de sensores cada vez mayores.

“Estoy muy interesado en aplicar la inteligencia artificial y el aprendizaje automático para resolver los problemas de los combatientes”, dijo Ortiz. “Idealmente, me gustaría poder investigar un problema de guerra, proponer algunas soluciones y liderar los esfuerzos para aplicar esas soluciones en las unidades operativas”.

La disertación de Ortiz, titulada «Cuantificación y descomposición de la incertidumbre a través del aprendizaje profundo bayesiano para problemas de detección remota satelital de Big Data», fue una especie de ejercicio para hacer precisamente eso. A través de la aplicación de modelos probabilísticos a conjuntos de datos de sensores remotos satelitales masivos, Ortiz examinó métodos de cuantificación de incertidumbre (UQ) que son fundamentales para reducir el impacto de la incertidumbre durante la optimización y los procesos de toma de decisiones.

Ortiz se une a un grupo élite de graduados del Ph.D. del Cuerpo de Marines. Programa (PHDP). Este programa muy competitivo (solo se seleccionan dos candidatos cada año) brinda al servicio una cohorte de pensadores estratégicos y altamente técnicos para apoyar la toma de decisiones de los líderes senior, ayudar en el desarrollo de estrategias de defensa y servicio, y ayudar a informar el concepto y la capacidad a largo plazo. Áreas de desarrollo.

En su próxima asignación, Ortiz se reportará a la Oficina Principal de Inteligencia Digital y Artificial (CDAO) del DOD para aplicar su nuevo conocimiento y experiencia. Según Ortiz, su investigación tiene el potencial de afectar positivamente el comando y control conjunto de todos los dominios (JADC2) en las operaciones actuales y futuras.

“Mi investigación involucró el uso de conjuntos de datos de dos satélites diferentes y dos sensores diferentes en cada uno de esos satélites”, explicó. “Usamos el aprendizaje profundo probabilístico para llenar los vacíos en un conjunto de datos de microondas utilizando infrarrojos de un satélite diferente. También pudimos cuantificar la incertidumbre y decirle qué tan confiables eran los datos que generamos a partir de ese modelo”.

Los métodos UQ se han aplicado para resolver una variedad de problemas del mundo real en ciencia e ingeniería.

“Con más datos para llenar los vacíos entre diferentes sensores y la capacidad de comprender la incertidumbre en los datos, el combatiente ahora tiene más información para tomar mejores decisiones”, dijo Ortiz. “La alta incertidumbre significa que el resultado del modelo puede no ser confiable. Comprender la incertidumbre hace que el resultado de un modelo sea más interpretable. Esto se aplica a muchas decisiones militares”, como la identificación de objetivos y otros sistemas militares automatizados complejos.

En última instancia, Ortiz dice que las predicciones de modelado ayudarán con la toma de decisiones, ya que abordan un componente crítico de la confiabilidad en la inteligencia artificial y el aprendizaje automático.

“Espero que mi investigación aliente a otras personas a usar los mismos modelos que yo usé para que puedan obtener los beneficios de poder medir la incertidumbre”, continuó. “Una de las principales contribuciones que hice fue desmitificar cómo usar esta información adicional para muchos campos científicos, esencialmente en cualquier lugar donde se use el aprendizaje profundo hoy o se pueda usar en el futuro”.

Ortiz comenzó su Ph.D. viaje en NPS justo cuando el virus COVID-19 se había apoderado del mundo y NPS pasó a la educación 100 por ciento en línea.

“El doctorado. El programa fue riguroso y realmente amplió mi pensamiento”, dijo Ortiz. “A pesar de la pandemia, todavía había muchos avances en mi campo y descubrir cómo hacer una contribución única fue difícil, tan difícil como lo hubiera sido antes de la pandemia. Afortunadamente, tuve un gran asesor, el profesor Marko Orescanin. Pudimos publicar un artículo de revista en mi primer año en NPS, lo cual no es necesariamente la norma.

“Mi forma de pensar también cambió con el tiempo. Escribí mi propuesta de disertación en mis primeros nueve meses, y mi disertación resultó ser muy diferente dos años después. Eso no es realmente sorprendente, ya que así es como funciona el progreso de la ciencia; propone una idea, pruébala, haz un ajuste, repite”, continuó.

Como aprendiz de por vida, el enfoque profesional de Ortiz, tanto durante el pico de la pandemia como durante el regreso de la escuela a la normalidad, lo comprometió con un régimen de investigación que era una segunda naturaleza. De hecho, esta es la segunda gira educativa de Ortiz con NPS; se graduó en 2010 con una maestría en informática, completó sus estudios tres meses antes y obtuvo una distinción de Tesis Sobresaliente. Ortiz dijo que estaba complacido de ver que hoy en día hay varios estudiantes de maestría en NPS que ya están investigando las líneas de seguimiento de su doctorado. investigación.

Independientemente de los desafíos al principio, Ortiz se deleitó con el rigor de su programa y encontró un problema único que era directamente relevante para un problema naval operativo clave. Ortiz también se graduará con la distinción de ser el primer infante de marina hispano en obtener su doctorado. a través del programa PHDP-Technical (PHDP-T) del Cuerpo.

Ortiz es uno de los 349 guerreros académicos de NPS que cruzarán el escenario en King Hall el 16 de junio, marcando la finalización de sus estudios en la Ceremonia de Graduación del Trimestre de Primavera de 2023. El evento está programado para comenzar a las 10 am hora del Pacífico (1 pm hora del este) y se puede ver en vivo en el sitio web de NPS en https://www.nps.edu/watchlive.

Conoce más sobre la investigación de Ortiz aquí: https://youtu.be/b-s_i3cGxjY