對自然界中各類物種的探索與分類一直伴隨著人類文明發展史,很多藝術作品中都有通過設備掃描/拍攝圖像並實時返回其中生物分類鑑定結果的理想場景。隨著大數據技術、人工智慧技術和物聯網的快速發展,使得這類場景逐漸變得可行。
我國甲蟲研究歷經了約70年的發展,一代又一代的科研人員不斷深入研究、探索最新技術、融合多學科的優秀方法,產生了諸多優秀成果與案例。
中國科學院動物研究所的世界鞘翅目昆蟲智能鑑定系統(又稱甲天下系統)就是結合了大數據技術和深度學習技術對甲蟲分類的創新應用案例。
甲天下系統(http://beetle.ioz.ac.cn)是基於陳世驤院士創立的研究組至今八十多年的積累建成的,也是中國甲蟲研究七十年的成果之一,更是未來甲蟲分類的發展方向之一。
甲天下系統運用人工智慧深度學習技術,基於17萬張照片構建了涵蓋全世界179個科的鞘翅目昆蟲智能分科系統,實現了用戶拍照上傳以及智能識蟲的全自動處理,測試集準確率達到94%。
甲天下系統對某Bostrichidae科甲蟲圖像的自動鑑定
甲天下系統依託80餘年鞘翅目昆蟲形態組學數據,結合卷積神經網絡分類模型,其鑑定能力在某些方面已經超越了人類,因為無人可對佔四分之一生物的甲蟲(約40萬種)做到快速分科。
自系統2018年11月上線以來,累計處理鞘翅目昆蟲圖像數據2萬多張、約3GB,分類請求2800餘次,為入侵和農林害蟲快速鑑定,生物多樣性、進化生物學、化石鑑定等專業領域應用提供了有力支撐,為海關檢疫、國民科學素養提升、大學生野外實習等應用場景提供服務,也進一步推動了昆蟲學的科學普及,並為探索昆蟲形態組學新方法提供了有效手段。
中國甲蟲研究已走過了70年的歷程,取得的豐富研究成果離不開一代又一代科研人員的辛苦付出,世界鞘翅目昆蟲智能鑑定系統(甲天下系統)是這一代科研人員探索新方法新技術的案例之一,像這樣結合其他學科最新技術進行甲蟲研究的案例還有很多,這體現了新一代甲蟲研究者重點思考、前瞻布局鞘翅目關鍵科學問題,加快提升我國鞘翅學的研究水平,為世界鞘翅學的發展做出中國學者應有的貢獻。