世界自然基金會的報告顯示,近40年間,全球哺乳動物、鳥類、魚類、爬行動物和兩棲動物種群數量平均減少了60%。聯合國近期的一項全球評估更指出,目前全球有一百萬個物種正面臨著滅絕的威脅。為了保護野生動物,Google與七家國際領先動物保護組織合作,共同創建了由AI和雲賦能的平臺 - Wildlife Insights 。
這些組織和Google利用從運動激活相機(也稱為相機陷阱,camera traps)拍攝的照片,繪製了超過450萬隻野生動物的種群地圖。這些照片都是Wildlife Insights的一部分。這一平臺還可以通過加快相機陷阱照片的分析速度,助力野生動物研究和保護。研究者們只需要通過Wildlife Insights將相機陷阱圖像上傳到Google Cloud,AI會自動對圖像數據進行分析處理,甚至可以將野生動物的種群數據以地圖的形式進行可視化展現。
人類專家平均每小時可以標記處理300-1000張相機陷阱圖像,Wildlife Insights藉助Google AI平臺預測,可以將這一工作提速3000倍,每小時分析360萬張照片。Google使用開源框架TensorFlow專門訓練了一個物種識別AI模型,可以自動對圖像中的物種進行分類。目前,這一模型已經過614種物種的識別訓練,對美洲虎,白唇西猯和非洲象等動物的正確識別率達到80%-98.6%。
圖註:Wildlife Insights動物分類器工具可幫助研究人員對614種動物進行分類。
其實,Wildlife Insights並不是Google在動物保護領域跨出的第一步。Google還曾採取許多措施來保護野生動物。
「讀懂」座頭鯨之歌
在深藍世界,鯨魚依靠聲音尋找同類和遷徙。想要更好地保護鯨魚,就必須知道它們的具體位置信息:無論是在合適的海域建立海洋保護區還是向過往船隻發出警告,都需要先了解鯨魚的行蹤。但是由於鯨魚在海面上停留的時間很短,通過視覺對它們進行監測和統計十分困難。
美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)從2005年起,就在通過高頻聲學錄音包(HARP)來監測太平洋海域的鯨魚和其它海洋哺乳動物的數量。NOAA在太平洋海域的12個不同位置錄製水下音頻,目前已累計錄製了超過17萬小時的水下錄音。如果24小時不間斷地聽,需要聽至少19年才能聽完,更別說還需要對這些音頻數據進行分析處理了。
為此,Google與NOAA合作訓練了一個深度神經網絡,可以從這些水下錄音中自動識別出鯨魚的聲音,從而掌握它們的位置和動向。這項技術首先被用於座頭鯨的監測,並希望拓展到其它海洋動物的監測和保護上。今年6月,Google將8000多小時的座頭鯨歌聲向公眾開放,邀請大家共同參與到對鯨魚的研究和保護中。
追蹤紐西蘭珍稀鳥類
維克多·安東(Victor Anton)是一名紐西蘭惠靈頓維多利亞大學的博士生,他用三年的時間收集了成千上萬的鳥鳴聲錄音,但他無法分辨出這些鳥鳴聲分別屬於哪種鳥類。
這些錄音是從紐西蘭的「Zealandia」鳥類保護區中的50個監測點中採集的,目的是為了研究和掌握包括 Hihi, Tīeke and Kākāriki 在內的珍稀鳥類的數量和行蹤,從而更好地進行保育工作。
圖註:珍稀鳥類 Kākāriki, Hihi, Tīekei
為了解決這一難題,安東和他的團隊基於TensorFlow訓練了一個機器學習系統,來識別特定的鳥鳴聲和監測它們的活動。這一系統解碼的音頻越多,所學到的內容就越多,得出的結果就會越準確。這一系統是這樣工作的:先將記錄的音頻切成數分鐘的片段,然後將文件轉換成聲譜圖;再將聲譜圖切成小塊,每個聲譜圖的間隔不到一秒;然後由深度卷積神經網絡分別對其進行處理。再通過一個遞歸神經網絡將這些大塊綁在一起,並連續預測整個一分鐘的時間段內出現了三種鳥類中的哪種。最後對這些部分進行彙編,形成完整的鳥類活動記錄。
圖註:TensorFlow所處理的聲譜圖,學會了識別不同鳥類的鳴叫聲
儘管安東的研究還處於初期,但已經引起了環境保護組織的注意。安東希望未來能夠將他們訓練的系統應用於更多的動物保護項目。
從深海的鯨到空中的鳥,保護意識的覺醒和技術的進步都在為更好地推進野生動物保護工作提供助益。相信科技在未來還將繼續在環境保護、動物保護等各個領域為我們帶來更多幫助。
更多Wildlife Insights的信息可查閱:
● Google blog:Using AI to find where the wild things are
● 18分鐘短紀錄片:《森林之眼:使用相機陷阱和AI拯救哥倫比亞的野生動物》
《EYES IN THE FOREST: Saving Wildlife in Colombia Using Camera Traps and AI》講述了一位相機陷阱師使用Wildlife Insights,記錄並保護哥倫比亞水晶河地區(CañoCristales,也稱作彩虹河)生物多樣性的故事。
更多座頭鯨項目的信息可查閱:
● Google blog:A tale of a whale song
更多紐西蘭鳥類保護的信息可查閱:
● Google blog:Machine learning gives environmentalists something to tweet about