2022年，美國空軍的土木工程師蘭德爾·彼得森（Randall Pietersen）著手進行培訓任務，以評估飛機場跑道的損害，在模擬攻擊後實行“基本恢復”方案。幾個小時以來，他的團隊以化學保護裝備的身份走過該地區，在記錄損壞時在地理座位上進行射擊，並尋找諸如未爆炸的彈藥之類的威脅。
這項工作是所有空軍工程師在部署之前的標準配置，但對於彼得森（Pietersen）來說，這具有特殊意義，彼得森（Pietersen）在過去五年中一直在更快，更安全的方法評估機場作為碩士學生，現在是麻省理工學院的博士學位候選人和數學研究員。對於彼得森來說，時間密集型，艱苦且潛在的危險工作強調了他的研究潛力，以實現遠程機場評估。
彼得森說：“這種經歷確實令人大開眼界。” “近十年來，我們已經講述了一種新的，基於無人機的系統，但仍然無法識別未爆炸的彈藥。從空中看，它們看起來太像岩石或碎屑。即使是超高分辨率的攝像機，也無法表現得不夠好。快速而遙遠的機場評估還不是標準做法。我們仍然只准備步行做到這一點，這就是我的研究的來源。”
彼得森的目標是創建基於無人機的自動化系統，以評估機場損壞並檢測未爆炸的彈藥。從深度學習到小型的無空中系統到“高光譜”成像，這使他陷入了許多研究路徑，從而捕獲了跨廣泛波長的被動電磁輻射。高光譜成像越來越便宜，更快，更耐用，這可能會使彼得森的研究越來越有用，包括農業，應急，採礦和建築評估在內的一系列應用。
尋找計算機科學和社區
彼得森（Pietersen）在加利福尼亞州薩克拉曼多（Sacramento）的一個郊區長大，在學校裡吸引了數學和物理學。但是他還是越野運動員和一名鷹派偵察兵，他想要一種將自己的興趣融合在一起的方法。
彼得森說：“我喜歡空軍學院提出的多方面挑戰。” “我的家人沒有服務的歷史，但是招聘人員談到了整體教育，學者是一部分的一部分，但運動健身和領導才能也是如此。這種全面的大學經歷的方法吸引了我。”
彼得森（Pietersen）在空軍學院（Air Force Academy）攻讀土木工程的本科生，在那裡他首次開始學習如何進行學術研究。這要求他學習一些計算機編程。
彼得森回憶說：“在我大四的時候，空軍研究實驗室有一些與路面相關的項目，這些項目屬於我作為土木工程師的範圍。” “儘管我的領域知識有助於定義最初的問題，但很明顯，開發正確的解決方案將需要更深入地了解計算機視覺和遙感。”
處理機場路面評估和威脅檢測的項目也導致彼得森開始使用高光譜成像和機器學習，這是他在2020年獲得麻省理工學院攻讀碩士學位和博士學位時建立的。
Pietersen說：“麻省理工學院對於我的研究是一個明確的選擇，因為學校具有研究夥伴關係和多學科思維的悠久歷史，可以幫助您解決這些非常規問題。” “世界上沒有比在這樣的尖端工作中更好的地方了。”
到彼得森（Pietersen）獲得麻省理工學院時，他還參加了超級馬拉松，跳傘和攀岩等極端運動。其中一些源於他參加小步兵技能比賽的本科生。多日比賽是以軍事為重點的比賽，來自世界特拉弗斯山脈的球隊在戰術戰鬥人員護理，定向運動和槍法等分級活動中進行了分級活動。
彼得森說：“我在大學裡跑過的人群真的很喜歡這些東西，所以這是建立關係的自然結果。” “這些事件將使您四處逛逛48或72小時，有時會混合一些睡眠，您可以與好友競爭並度過美好的時光。”
自從與妻子和兩個孩子一起去麻省理工學院以來，彼得森（Pietersen）擁抱了當地的跑步社區，甚至在新罕布什爾州（New Hampshire）擔任室內跳傘教練，儘管他承認東海岸的冬季對他和他的家人來說很難適應。
彼得森（Pietersen）在2022年至2024年之間遙遙無期，但他並沒有從內政部的舒適性進行研究。向他展示飛機場評估的現實的培訓是在佛羅里達進行的，然後他被部署到沙特阿拉伯。他碰巧從沙漠中的一個帳篷裡寫了他的一本博士期刊出版物。
現在回到麻省理工學院並接近今年春天的博士學位，彼得森感謝所有在整個旅程中都支持他的人。
Pietersen說：“這很有趣，探索各種不同的工程學科，試圖在麻省理工學院的所有導師的幫助下弄清楚事情以及可解決這些真正利基問題的資源。”
有目的的研究
在2020年夏天，彼得森（Pietersen）與Halo Trust實習，Halo Trust是一個人道主義組織，旨在從受戰爭影響的地區清除地雷和其他炸藥。這一經驗證明了他在麻省理工學院工作的另一項強大應用。
彼得森說：“我們在世界各地的衝突後地區都在這裡試圖玩耍，他們的後院有地雷和未爆炸的軍械。” “烏克蘭在今天的新聞中就是一個很好的例子。總是有戰爭的殘餘。目前，人們必須進入這些潛在的危險區域並清除它們，但是新的遙感技術可以加快該過程並使其更安全。”
儘管Pietersen的主人的工作主要圍繞評估人行道結構的正常磨損，但他的博士學位集中在檢測未探索的彈藥和更嚴重損害的方法上。
彼得森說：“如果跑道受到攻擊，它將到處都是炸彈和隕石坑。” “這是一個充滿挑戰的環境。不同類型的傳感器提取不同類型的信息，每種信息都有其優點和缺點。在硬件和軟件方面，仍然有很多工作要做，但是到目前為止，高光譜數據似乎是深度學習對象探測器的有前途的歧視器。”
畢業後，彼得森將駐紮在關島，空軍工程師經常在佛羅里達進行與他參加的機場評估模擬。他希望有一天，這些評估將不是人類用防護裝備而是由無人機進行的。
“現在，我們依靠可見的站點線，”彼得森說。 “如果我們可以轉到光譜成像和深度學習解決方案，我們最終可以進行遠程評估，使每個人更安全。”
