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人工智能如何改变野生动物研究

圣地亚哥动物园的Jenna Stacy-Dawes非常了解她研究的紧迫性。她研究的肯尼亚北部地区的网状长颈鹿在过去三十年中下降了70%。在整个非洲,同期长颈鹿的数量减少了40%,低于10万人。生物学家正急于评估他们的数量,动作和首选栖息地,以确保对这些区域的保护。但是,使用航空测量计算长颈鹿的传统方式需要花费时间和金钱,而这两种方式都在长颈鹿世界中供不应求。

人工智能如何改变野生动物研究

输入Wildbook,这是一个由波特兰保护技术公司Wild Me开发的软件程序,它通过独特的外套图案或其他标志性特征(如侥幸或耳朵轮廓)自动识别单个动物。在Wildbook和非营利组织长颈鹿保护基金会的帮助下,动物园保护研究所的研究协调员Stacy-Dawes和她的同事们能够在两天内拍摄长颈鹿照片,将图像和位置数据上传到他们的GiraffeSpotter数据库和presto:出现了强有力的人口评估。到目前为止,他们已经使用Wildbook来评估肯尼亚北部三个野生动物保护区的长颈鹿数量。

“在进行人口评估之前,你不能在周末做些什么。这真是令人难以置信,”Stacy-Dawes说道。“让我们更快地工作并且比以前更真实地了解人口,这真的很有帮助。” (了解更多:如何拯救世界上最高的动物。)

到年底,GiraffeSpotter将公开访问,以便从公园管理员到野生动物园的游客可以将他们的长颈鹿照片和位置信息上传到在线数据库。“我们可以通过让游客和公民科学家为我们的研究做出贡献,将我们的学习成果提高10倍。它为我们提供了一个以前无法获得的庞大数据集,”她说。

欢迎来到保护领域的人工智能世界,研究团队的一些最难加工的工作人员不是主要的科学家或实习生,而是不知疲倦的计算机。就像人工智能(AI)支持亚马逊的Alexa,Gmail的垃圾邮件过滤器以及Facebook的新朋友建议一样,它现在被用来帮助动物世界。人工智能正在完成通常由研究人员手动完成的任务,从用于人口研究的照片中识别单个动物到分类由现场科学家收集的数百万个相机陷阱照片。由于计算能力和机器学习的进步,计算机现在能够使用数据库自​​行学习。

西雅图伍德兰公园动物园的保护生物学家罗伯特·朗说:“人工智能和相机陷阱技术在从图像中理解动物方面有一个完美的风暴。”他与微软合作开发人工智能工具来帮助监测稀有的食肉动物。太平洋西北地区使用相机陷阱。“我认为这对于动物的自动识别来说确实是一场革命,无论是来自静态相机还是视频。”

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除了微软与地球有关的人工智能,以及国家地理学会帮助资助的地球,还有谷歌的野生动物见解。两者都在与研究人员合作推出相机陷阱照片分析的自动化。微软计划是一项为期五年,耗资5000万美元的项目,为研究人员提供了解决环境挑战的人工智能工具,并与Wildbook合作降低了新的Wildbook数据库的成本。目标是从高达数万美元的启动成本降至每年1000美元的运营成本。

Wildbook已经运行了20种物种的数据库,从美洲虎到斑马,但是有数千种其他物种可以训练计算机识别。每个Wildbook通常由多个组织和研究实验室协同使用,个体研究人员在Wildbook数据库中拥有自己的数据。

Wildbook的最新创新是“智能代理”或机器人,每天晚上通过YouTube进行梳理,以提取新的鲸鲨视频,这些视频通常由游客上传,潜水员分享他们的度假视频。智能代理从视频剪辑中定位并提取鲸鲨的静止图像,以便机器人可以分析鲨鱼独特的斑点星座并识别它。机器人还收集目击的日期和位置(或在评论中从视频的上传者那里征求它),然后将数据提交给whaleshark.org的数据库,这是一本用于鲸鲨的Wildbook,使用这种计算机驱动的照片识别对个人进行编目。(阅读国家地理杂志关于鲸鲨野兽书的更多信息。)

“我们对智能代理的工作表现以及收集数据的速度比传统的人类研究人员感到震惊,”Wild Me的执行董事Jason Holmberg说。智能代理目前以五种语言工作,平均每天进行约30次视频分析。

“让这件事在YouTube上松动,特别是对于海洋中的迁徙物种,你有机会找到动物的异常情况,研究人员根本就不会去,”Wildbook的高级工程师Jon Van Oast说道。智能代理背后的大脑。“这是研究人员因物流原因和资金而无法实现的地方。”

自从情报人员于2017年5月开始工作以来,它共有1,900个鲸鲨视频,并且不断改进其表现。在过去的30天里,它已经超过500次遭遇 - 是效率最高的人类观察者的两倍。“这实际上是研究人员遗失的大量免费数据,”Holmberg说。研究人员可以利用这些数据创建人口模型,评估海洋保护区是否能够提高鲸鲨数量,或确定新的鲸鲨热点用于保护。

通过whaleshark.org收集的人口数据有助于告知2016年IUCN濒危物种红色名录中鲸鲨的状况从“易受攻击”增加到“濒危”,这是一个跟踪和分配保护状况的全球数据库。同时,相同的人口数据可以帮助建立和管理海洋保护区,以帮助增加鲸鲨的数量,在过去75年中,鲸鲨数量减少了一半。

Wildbook目前正在推出一个额外的智能代理,用于在YouTube视频中发现和记录单个绿海龟和玳瑁海龟。到月底,他们计划让代理人致力于识别来自YouTube的巨型蝠,,座头鲸和长颈鹿。

Holmberg说:“我们非常想象研究人员不会花费数年来策划他们的数据,而是转向一个持续监控的世界,我们可以迅速做出反应并转向人口数量。”

智能电脑如何处理坏照片

上传到Wildbook数据库的许多数字图像都是由人类拍摄的,但不仅仅是用户拍摄的照片是计算机视觉辅助动物识别的公平游戏。一个越来越宝贵的野外工具,供科学家监测动物发生的位置以及它们中有多少是相机陷阱,一个由运动或红外传感器触发的远程摄像机拍摄绕过野生动物的照片。

但是相机陷印图像通常模糊,失焦或在低光下拍摄。数码相机陷阱拍摄的大量图像数量可达数十甚至数十万,通常会在实验室造成瓶颈,有人必须手动查看和记录每张图像。

“这个社区的人们正在使用图像进行重要的工作,并且人们对所有这些图像进行注释所需的时间非常有限,因此人工智能真正很好地解决了这个问题,大大加快了保护生物学家所做的工作, “微软人工智能地球计划的首席研究员丹·莫里斯说,他研究计算机视觉图像处理以保护环境。他说AI技术几乎足以应用于相机陷阱照片,但考虑到相机陷印图像中的照片质量变化,从模糊的夜间图像到失焦,它可能会有一些限制。镜头。

机器学习不仅可以实现从摄像机陷阱数据中监控濒危物种的自动化,还可以实现发现偷猎者的自动化,莫里斯称其正处于实用性的尖端:“你不能把人放在任何地方,但你可以放相机“在很多地方都有计算机视觉的潜力。从分析北极和热带草原景观中的航空影像到监测大型动物,追踪森林恢复和卫星图像丢失,甚至使用人工智能无人机监测塑料污染,都有可能帮助地球。莫里斯说:“计算机视觉不仅可以为野生动植物保护应用提供更多,而且可以提供更广泛的可持续性。从根本上说,它实际上是利用人工智能来拯救地球。”

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