野象出沒請小心！AI上陣，帶300頭瀕危亞洲象重返雨林

智東西（公眾號：zhidxcom）

文 | 心緣

胡蘿蔔、香蕉、蘋果、西瓜……

2020年8月12日，第九個世界大象日這一天，亞洲象寶寶「羊妞」在雲南省西雙版納傣族自治州野象谷景區迎來了五周歲的生日宴。

野生亞洲象「羊妞」過生日

五年前，「羊妞」出生才一個月，闖入了普洱市一戶村民家中。它滿身創痕，心率不齊、臍帶傷口化膿，導致腹腔感染嚴重潰爛，經專家醫療團隊的救治，體質終於逐漸好轉。

亞洲象的智商相當於五六歲的孩子，聰明、善於觀察又性情溫和。在觀察到人類具備治病的能力後，有的象媽媽會有意將患有疾病又無力救治的象寶寶「丟棄」到人類生活區附近，向人類求助醫治。

在救助團隊和「象爸爸」的愛心呵護下，多隻像「羊妞」這樣的野生象正在雲南亞洲象種源繁育及救助中心快樂地成長。

這些可愛而充滿靈性的生靈，在我國的總數量僅有區區約300頭。

作為亞洲現存最大和最具代表性的陸生脊椎動物，亞洲象數量自19世紀以來迅速減少，已被列為我國國家I級重點保護野生動物、世界自然保護聯盟（IUCN）列出的瀕危物種。

由於人類活動的幹擾，近代物種的喪失速度比自然滅絕速度快1000倍，比形成速度快100萬倍，每過1小時，就有一個物種在地球上消失。

霍金曾說過，如果物種消失速度得不到有效改善，地球將在200年內全面毀滅。

守護瀕危動物，也是在拯救人類的未來。

但亞洲象體型巨大，重量過噸，對人類來說是龐然大物，一旦跟人類發生衝突，人類毫無還擊之力。

如何及時發現野生象正在靠近人類活動區域？如何在監測到野生象的第一時間向附近民眾預警？如何通過長期追蹤與研究，幫助人類更好地掌握大象的習性和生態變化，為更長遠地生態保護帶來價值？

如果回到三十年前，人們或許無法想像如今現代科技計算力的澎湃和便捷，能帶給緩解「人象衝突」怎樣的解法？

而在我們接下來要講的故事裡，人工智慧、大數據、雲計算等新興技術正不斷擴展創新的邊界，科技進步所帶來的每一絲溫度，對於亞洲象保護都彌足珍貴。

一、與時間賽跑！野生象救援與「人象衝突」事件

2015年5月10日，景洪市勐養鎮跳壩河村小組護林員在該村附近發現一頭幼象獨自徘徊在自然保護區邊緣的小河邊。

因感覺情況異常，護林員即時向自然保護區管理機構報告。經專家跟蹤監測發現，這頭小野象出生約8-10個月、體重約300公斤、屬於母乳哺養期，僅能採食一些嫩草，不能獨立生活，身體日漸消瘦。

在55天的時間內，它如一頭無依無靠的孤兒，獨自在自然保護區內遊走，先後經過芹菜塘、新山、紅砂河、四家寨、中田壩和關坪5隊等，曾與3個野象群接觸，但都未接納它。

7月19日，監測人員看到小野象體瘦無神有異常，之後發現糞便異常腹瀉且糞便中有塑膠袋和寄生蟲，腹瀉病情嚴重急需救治。經管理部門和專家研究，決定對其進行收容救治。在醫生和象爸爸的精心醫治和護理下，這頭被命名為「小強」的小野象身體正逐漸恢復。

野生亞洲象「小強」

2016年10月9日上午，一頭亞洲象寶寶不慎落入景洪市勐旺鄉大龍山區域山頂上的一個蓄水池，它的爸爸媽媽奮不顧身地下水救援，結果也被困在蓄水池中。

眼看象寶寶即將溺水，西雙版納州職能部門緊急派出直升機、挖掘機、無人機趕赴現場，專家、森林公安、武警、村民協力，在驅趕象群保障現場人員安全的前提下，用挖掘機將鋼筋水泥澆灌的水池破開一個3米深的口子，成功救出被困55小時的3頭野象。

2016年10月11日，3頭誤入蓄水池的野生象被救

當生病或遇到意外的危險，無助的亞洲象需要人類的救助與守護。但也有些野生象屢屢進入人類活動範圍，使得附近居民談象色變。

「維吒喲」意為「勝利之象」，是勐海一瀾滄象群中的一頭性成熟的亞成年公象。

2014年以來，該象群不斷在勐阿鎮轄區活動，頻繁損壞農作物，並多次進村入戶，給當地群眾造成巨大的財產損失。特別是「維吒喲」，經常走街串巷、攔路搶食和損壞過往車輛，在特定路段更是成為出了名的「車匪路霸」。

自2019年3月中旬，「維吒喲」因與另一頭成年亞洲象「阿提基多」爭風吃醋、打鬥失敗被逐出象群後，便在村寨間遊蕩肇事。僅3月17日-24日，「維吒喲」攻擊破壞了大小車輛16輛，損毀房屋等基礎設施5處，嚴重威脅當地人民群眾的生命財產安全和正常生產生活秩序。

野生亞洲象「維吒喲」

2019年4月5日，在地方政府和州縣相關部門的指揮下，80人員出動，將前一天晚進入勐阿鎮主要街道活動、第二天早晨走到一塊已經收割完甘蔗地裡的「維吒喲」成功捕獲，並於當天下午護送至亞洲象種源繁育基地進行收容救護。

經過一年多的救護，如今「維吒喲」的身體逐步恢復正常，從最初拼命式的「對抗」中逐漸走向防備式「合作」，對待「象爸爸」的態度正在發生改變，已經可以隨著「象爸爸」偶爾出去曬曬太陽溜溜彎兒。

據悉，一頭成年亞洲象一天約進食300公斤食物， 隨著棲息地以及飲食習性不斷變化，部分亞洲象走出森林，踏入農地，取食莊稼作物，以致損毀農地和農田設施，甚至出現故意搗亂、攻擊人類的事件。

據西雙版納州林業局統計，1991年至2010年，20年裡人象衝突致41人死亡、170人重傷，直接經濟損失2.7億元；2011-2017年，人象衝突致32人死亡、150多人重傷。

看起來，亞洲象這樣的龐然大物，應該走路、喘氣聲音很大，但事實上，除了吃東西外，亞洲象的行動相當悄無聲息，它們的走路速度又非常快，兩分鐘就能走一公裡，一旦人象狹路相逢，人類可能避之不及。

怎樣才能及時發現和救助受傷的野生亞洲象？怎樣才能在亞洲象靠近前，趕緊通知附近人類逃離到安全區域呢？

緩解「人象衝突」是實現人與自然和諧共生的長遠命題，而監測預警已成為緩解「人象衝突」不可或缺的日常工作。

二、傳統監測手段的弊端：觀測範圍不全、預警信息滯後、監測員安全受威脅

雲南西雙版納國家級自然保護區科學研究所所長郭賢明是一名奮戰在一線長達35年的亞洲象保護專家，據他介紹，此前亞洲象的監測預警工作，主要依賴人工瞭望或無人機觀察，這些方式難以保障全天候實時監測。

人工監測易造成觀測不全、位置信息不準確、漏判誤判、預警信息傳遞滯後等情況；無人機能監測到一部分人工監測力所難及的區域，安全性更高，但也存在續航能力有限、霧大時看不清、下雨時無法飛行等問題。

首先，監測頻率不足。監測觀察員每天早上和下午觀測，分別報告1次亞洲象的活動行蹤。因監測頻率有限，亞洲象實際活動軌跡及對當地群眾威脅的信息不夠詳細，預警效果不佳。

其次，預警反饋流程長。監測觀察員上報預警信息，需先將信息報告到村委會或林草局，然後通過簡訊反饋到村民小組長，再通過喇叭廣播、手機簡訊、電話等形式通知告知村民，這種傳播方式會帶來一定延遲，可能造成信息無法及時傳遞到位。

再者，人工監測面臨安全風險。2018年2月3日上午7點，雲南普洱市瀾滄縣的兩名巡象員因濃霧籠罩沒有及時看見象群的位置，不知不覺進入象群活動地帶，遂遭象群圍攻。

此外，現有監測方式具有一定地域局限性。傳統監測方法僅解決了區域內的亞洲象監測工作，不同區域間的數據互不相通，可能導致亞洲象活動位點、活動規律等數據的重複和缺失，也難以實現預警信息全覆蓋。

有沒有一套系統，可以將人工監測風險高、不能24小時實時監測、預警機制不健全、各區域預警信息割裂分散這些問題一次性緩解？

這是西雙版納國家級自然保護區管護局正與浪潮合作完成的事情。

三、亞洲象生態保護系統：雲邊端協同作業，邊緣端AI模型精度達到96%

在西雙版納自然保護區，一套亞洲象生態保護系統已初步搭建完畢。

這一系統創新性地將雲計算、大數據和人工智慧等現代信息技術集成運用於野生生物多樣性監測，能夠在野外實現無幹擾的的實時觀察，還能對需要幫助的生物展開更為及時的救助。

目前，這套系統可做到全天候實時採集圖像及影像數據，邊緣端人工智慧模型精度達到96%以上，能進行毫秒識別和秒級預警。

浪潮亞洲象生態保護系統設施

識別野生亞洲象，可比我們耳熟能詳的人臉識別難度大的多。

第一個難點就是數據量匱乏。亞洲象本身數量稀少，出沒時間不定，活動範圍又廣泛，過去採集到的相關影像數據十分有限。

「對於動物研究本身，以前可能一個人畢其一生來收集一點點珍貴的資料，而現在大量通過技術的手段能夠實現。」浪潮信息副總裁、浪潮信息伺服器產品線總經理沈榮介紹說。

第二個難點是採集環境惡劣、圖像模糊殘缺。亞洲象在密林之中極易隱藏，識別難度頗高，如果攝像頭精度不足，採集到的照片可能不理想。尤其在夜晚光線不足時，如果僅通過一個尾巴、一個背脊來立即判斷亞洲象，有時會將監測到的牛、羊等家畜誤判為亞洲象。

第三個難點是模型優化。這涉及工程經驗和技術問題，關鍵在於如何能通過小數據量實現快速建模、如何縮短訓練和推理時間。

據悉，國際上已有的亞洲象智能識別模型的準確率大概只有60%左右，而由於亞洲象數量稀少、活動範圍廣，可獲得的圖片和視頻數據樣本非常少，這也使得提升模型精度困難重重。

要提高模型的準確率，必須從採集終端出發，部署一套實現計算、存儲、網絡等資源統一調度管理的完善監測預警系統架構，兼顧數據採集、實時分析預警與模型訓練優化。

缺數據，就現場採集。

在端側，針對傳統監測手段粗放的問題，浪潮搭建了由數百個視頻監測系統構成的統一數據採集系統，紅外攝像機被部署在象群經常出沒的64個村寨，實現全天候實時採集圖像及影像數據，已收集到上萬張野生亞洲象圖像資料。

目前在西雙版納，一個月時間視頻、圖片的數據量就會達到30TB，隨著野生亞洲象活動範圍擴大，這一數字還將繼續增長。

紅外攝像機拍攝到的亞洲象影像

在邊緣側，攝像機採集到的數據會被4G網絡和無線AP組網傳輸到搭建在浪潮AI伺服器AGX-2上的亞洲象識別監測系統，該系統可實現全天候精準識別，並通過數據匯總，對亞洲象行為軌跡進行分析預測和發布，實現毫秒級識別、十幾秒發布，然後收到預警消息的附近群眾緊急撤離。

針對陰雨天、夜間等畫面光線差、模糊、殘缺等問題，浪潮又進行了3個多月的算法優化，通過標註亞洲象頭部特徵、腳部特徵、背部特徵、尾部特徵等，對樣本分組進行了大規模的模型的建立和驗證，反覆比對不同算法對不同驗證樣本的準確度、修正算法進行驗證與優化，將模型精度提高到90%。

為降低誤判漏判的概率，系統採集到疑似亞洲象影像後，會預留10秒鐘人工判別時間，如果工作人員未在10秒內進行判別，系統將自動將信息發布出去，通知周圍人員。

亞洲象監控預警中心

在雲側，邊緣側處理後的數據會被傳輸至雲端數據中心的亞洲象深度學習訓練平臺，幫助模型算法不斷優化迭代，提高亞洲象監測的準確性和實時性，如今識別準確率高達96%以上，且仍在不斷提升。

此外，邊緣側經過清洗處理的數據也將被用於建立亞洲象庫及生物多樣性庫，包括亞洲象活動時間、位置信息、影像、周邊環境特徵、行動軌跡等。

這些採集數據也成為亞洲象研究領域的珍貴資源，為科研人員進一步研究亞洲象飲食習性、活動區域、活動時間、物種遷移、種群生存力提供豐富的數據支持，從而能夠深入洞察人象衝突原因，為有效預防攻擊事件提供更具科學依據的指導，亦為亞洲象棲息地保護和保護區建設提供參考。

例如，通過大數據分析植被變化情況，可指導未來栖息地改造；通過分析食源減少情況，可支撐食源地優化；還可以基於對「問題象」進行精準識別或針對「問題象」做物理隔離等。

亞洲象監控預警中心，畫面顯示活動預警與設備布點位置

「系統建起來以後，我們這個預警的區域，到目前為止還沒發生過人員傷亡的事件。」郭賢明所長說。

他也提到，目前監測系統能做到對特定區域的監測和物種識別，還做不到對某一頭象的重點關注和特定個體精準識別。

「如果說下一步我們的識別率提高後，我們也希望能夠做每一頭象的個體識別，因為我們現在個體識別主要還是通過人眼來觀察。」郭賢明所長介紹道，象耳朵上有很多不同的缺口，耳垂大小也不一樣，可以根據這些特點來進行個體識別，但如果只拍到一個背部或肩部，很難精準確認是那一頭象。

沈榮補充說，如果要做對個體大象的精準識別，或者覆蓋到更多的生物物種，需要重新訓練一套算法模型，系統後續可能會擴展到環境監測等更多方面的探索。

結語：守護雨林童話，亦是守護人類的家

雲南西雙版納國家級自然保護區是我國亞洲象賴以生存的雨林家園，在參觀野象谷時，我們時時感受著人象和諧共生的那份美好。

在世界大象日這天，我們看見一頭頭野生亞洲象歡快地吃著東西，偶爾活潑地揮起長鼻，露出憨態可掬的可愛笑容。

它們就像小朋友一樣性格各異，有的乖巧，有的調皮，會靠著「象爸爸」撒嬌，也會突然鼻子噴水和人類逗趣。

這樣美好的畫面，需要人們來共同守護。

如今中國亞洲象僅剩三百頭，甚至不及一個大型居民區的人口數。而在我們的地球家園，還有很多物種正面臨著不同的生存困境。

目前，國際上有超過30000個瀕危物種野生生物被列入瀕危物種「紅皮書」，中國有1200多種瀕危動植物，物種以「前所未有」速度瀕臨滅絕，生態穩定性面臨巨大的挑戰。

我們不想看見「城市裡歌舞昇平，森林間輓歌不斷」的悲劇不斷上演，我們不想看見「世界滅絕動物墓地」再增加新的石碑。

北京南海子麋鹿苑的世界滅絕動物墓地

亞洲象生態保護系統的成功，是科技探索野生生物保護的一次創新之舉，亦對於存在管理巡護條件有限、科學數據資料欠缺、資料分類與整理困難等共性問題的珍惜物種保護工作具有借鑑意義。

探索宇宙、認識地球、保護生物、開採能源、加速藥研、預警災害……大數據、人工智慧、雲計算等新興技術正如春風細雨般滲透入越來越多關乎人類進步與生態保護的大型課題中。

科技能改變生活，亦能將愛變現，伴這奇妙世界榮枯消長，同自然萬物生生不息。