復育珊瑚礁,AI也能幫大忙!

2020-12-06 EDN電子設計技術

顧問機構Accenture、半導體大廠英特爾(Intel)以及一個位於菲律賓的非營利機構Sulubaaï Environmental Foundation，正合作利用人工智慧(AI)來監測菲律賓沿岸的珊瑚礁復育情況。VtBednc

這個名為Project: CORaiL的項目，利用內含Intel硬體、由Accenture設計之AI水下攝影機系統來監測珊瑚礁周遭的海底生物活動情況，這也是珊瑚礁環境是否健全的關鍵指標。該項目在2019年5月於菲律賓自然保護區班加塔蘭島(Pangatalan Island)的珊瑚礁布署了一架原型攝影機進行測試，迄今已經取得超過4萬張水底影像。VtBednc

全世界的珊瑚礁因為海洋溫度升高、過度捕撈以及底拖網(bottom trawling)等因素而正在快速滅亡，這些珊瑚礁不但是全球25%海洋生物的家園，若少了它們，海岸線就很容易遭到熱帶風暴(颱風)的侵襲。根據Intel提供的統計數字，珊瑚礁也是10億人口的食物與收入來源，為旅遊休閒產業帶來的營收達到96億美元。VtBednc

Project: CORaiL的第一階段是由Sulubaaï以混凝土製作一個珊瑚礁假體放進水下，並植入小片的活珊瑚，以激勵珊瑚礁再生。水底AI系統利用了卷積神經網絡(CNN)將攝影機自動拍攝到的魚類影像進行分類與數量統計，這些信息能用來分析珊瑚礁海洋生物的豐富與多樣性程度，監測珊瑚礁開始再生的過程。VtBednc

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將混凝土製作的珊瑚礁假體放置於珊瑚礁被嚴重破壞的海底區域，能激勵珊瑚的再生。 (圖片來源: Accenture)VtBednc

以往監測珊瑚礁復育的工作需要仰賴潛水員攜帶水底攝影機潛入海底拍攝影像，之後再進行分析，但是最長拍攝時間通常只有30分鐘。能永久放置於水下的攝影機，讓研究人員得以透過4G無線連結取得24小時全年無休的實時影像。VtBednc

在項目的試驗階段，是使用單一攝影機以一個星期移動一次的方式，來拍攝不同角度與位置的影像。該攝影機系統配備了內建Intel Xeon處理器、FPGA組件與Movidius視覺處理器(VPU)的Accenture Applied Intelligence Video Analytics Services Platform (VASP)。VtBednc

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內建Intel硬體並與AI技術的水下攝影機系統。(圖片來源: Accenture)VtBednc

「Movidius視覺處理器是用以加速辨別水底海洋生物的CNN，配備Xeon處理器與Intel FPGA的中央伺服器，則是用來執行繁瑣的生物分類任務；」Accenture Applied Intelligence管理總監暨ASEAN區域負責人Ewen Plougastel表示：「該邊緣系統能支持2fps的攝影機圖像處理速率，中央伺服器則能同步處理來自10架攝影機的輸入數據。」VtBednc

客制化CNN用以執行海洋生物的運動偵測、分類與計數。Plougastel表示，數據收集與模型訓練是以兩階段客制化開發，第一階段是用典型的運動偵測計算機視覺來偵測生物的移動，第二階段是清理並標註數據集以訓練CNN模型。VtBednc

下一代的攝影機系統將會內含經過進一步優化的CNN以及備援電力，項目的合作夥伴們也正在考慮採用紅外線攝影機，以便在夜間擷取海洋生物影像。Plougastel補充指出，紅外線攝影機採用的算法是相同的；此外，「紅外線攝影機的優點在於能偵測海洋生物的大小/質量，這對於海洋科學家所需的信息十分重要。」VtBednc

除了監測珊瑚礁等海底區域以防侵入破壞，未來這種技術還能用來研究熱帶魚的遷徙情況。VtBednc

(原文發表於ASPENCORE旗下EDN姐妹媒體EETimes，參考連結：Rebuilding Coral Reefs with AI，編譯：Judith Cheng)VtBednc

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