文/IT创事记 祁萌
这些庞然大物的奔跑速度能达到36公里/小时,在当地的传言中,它们的瞬时最高速甚至能接近60公里/小时,就像一台小汽车。在野外,你最好别遇见它们。
西双版纳人很清楚这一点。他们一直在努力回避那种不期而遇——既是为了保护自己,也是为了保护它们。
由于保护不断加强,中国境内的野生亚洲象——这个热带森林生态系统的旗舰物种,在过去的30多年里,从170多头增长到了约300头,其中,就有285头生活在西双版纳。
事实上,由于亚洲象对同域分布的其他野生动植物资源可以起到重要的伞护作用,因此保护亚洲象对促进当地生态系统稳定,以及维护生物多样性具有不可替代的特殊作用。
对于这些国家I级重点保护野生动物,也是世界自然保护联盟(IUCN)列出的濒危物种,保护它们,和保护所有野生动物一样,首先要做到的就是获取物种观测数据。
同时,如果科技能够实现对亚洲象的无干扰全时段观察,对栖息地环境的温度、湿度变化,食物链上下游等进行长期科学监测。那么这些数据将可以给物种生态学家更加立体、准确的数据参考,这对保护整个生态和谐、可持续发展都具有深远意义。
除了监测保护,科技创新在缓解人象冲突中同样也意义重大。
由于种群数量增长,以及习性和饮食的变化,野生亚洲象的栖息地也持续发生着变化;而这种变化让野生亚洲象开始侵入乡村和城市,人象冲突随之加剧。
一方面,保护工作让亚洲象从云南的2个州(市)3个县(市)14个乡(镇),扩大到了目前3个州(市)9个县(市、区)40个乡(镇)(2019年《人民日报》数据);
但另一方面,据西双版纳州林业局统计,在1991年~2010年的20年里,人象冲突致41人死亡、170人重伤,直接经济损失约2.7亿元;而到了2011年~2017年间,人象冲突已经致32人死亡、150多人重伤。
考虑到这些庞然大物的速度,当野象靠近人类生活区域时,人们需要做的,显然就不只是快跑了——如果可能,最好能够提前快跑。
能提前多少呢?这主要依赖监测手段和预警机制。这里能看到西双版纳保护野生亚洲象的不易。
在过去数十年的时间里,亚洲象保护的监测预警工作,主要依赖人工瞭望,以及跟踪观察大象粪便、脚印……后来,有了无人机,那么在天气好的时候,监测观察员们也会用它协助步行追踪象轨迹、预测路线,并对周边居民发出预警。
这种基本依靠人力的监测预警除了风险高,效果也不理想。
以预警为例,监测观察员每天会在早上和下午进行观测,并分别报告1次亚洲象的活动行踪。
如果有野象靠近村镇,汇报的信息会先经过村委会或林草局,之后通过短信通知到村民小组长,再通过喇叭广播通知到村民进行预警。
好消息是,这一切已经成了过去式。现在,在野象“经常造访”的64个村寨中,无论白天黑夜,当野象走近至村寨1~2公里范围时,红外相机拍摄的图像经人工智能技术自动识别后,野象靠近的信息就会立刻向村民发布,整个过程不超过10秒钟。
“这个10秒间隔是预留的人工判别时间。”云南西双版纳国家级自然保护区科学研究所所长郭贤明说,“如果人工没有在10秒钟判别误报,系统会自动将信息发布出去。”他从事亚洲象保护工作已长达35年。
除了手机推送通知,每台相机都对应了一套装在村寨的广播,这些广播同时也覆盖了包括村民活动频繁的村寨周边区域——广播一响,人们立刻就能知道“造访”野象的方位,并及时疏散。
要达到这10秒的预警时间,一个关键因素是对亚洲象图像的识别准确率,无论白天黑夜、刮风下雨,甚至雾气昭昭,准确的识别是预警有效性的关键——持续误判的预警将是危险的。
目前国际上针对亚洲象已有的智能识别模型准确率并不高,仅有60%左右。不考虑人工判别的条件下,对应下来,每10次识别,就会有4次误判或漏判。
这也是浪潮参与和西双版纳国家级自然保护区管护局(管护局)联合打造这个亚洲象生态保护系统的一个原因——他们希望通过创新性地将云计算、大数据和人工智能等现代信息技术,集成运用于野生动物生物多样性监测,守护亚洲象,守护我们共同的雨林。
如果这一构想能够实现,科技的力量将可以更加深入地渗透到维护地球生态永续发展的长远命题中。浪潮信息总裁彭震认为,“以计算创造美好”是浪潮在智慧时代下的一种信念——人与动物、人与自然始终是一个生态命运的共同体,在这项没有围墙的视野中,科技不应该缺席。
郭贤明表示,他最初希望浪潮能将识别准确率提升至95%,未来再继续努力提升至100%。
为了达成这一目标,浪潮在野象谷周边搭建了众多采集站点,收集到上万张野生亚洲象图像资料,此后,针对阴雨天、夜间等画面光线差、模糊、残缺等问题,浪潮工程师又进行了3个多月的算法优化。
通过标注亚洲象头部特征、脚部特征、背部特征、尾部特征等,对样本分组进行了大规模的模型建立和验证,反复比对不同算法对不同验证样本的准确度、修正算法进行验证与优化,并最终将模型精度提高到了90%。
部署在边缘侧的浪潮超强算力AI服务器AGX-2,是实现那10秒钟预警的另一个关键——能够实现全天候精准识别的边缘侧亚洲象识别监测系统,就部署在它的上面。
浪潮在2018年即成为了全球最大AI服务器供应商,在中国以超过50%的份额保持第一,超过所有其他厂商份额总和。
通过数据汇总,整个识别监测系统实现了对亚洲象行为轨迹的分析和预测发布,整个识别时间达到了毫秒级。
在这毫秒级的识别中,一个背影、一条象尾,或者一只象耳,都无法“逃脱”识别,牛羊等家畜也不会因识别准确性等传统问题而发生误判。
目前,管护局在64个村寨及保护区内部署了数百个视频监测系统,它们每月生成30TB的野象视频图像数据,都会经由边缘侧处理后最终汇入云平台。
在云端数据中心,这些数据会进入亚洲象深度学习训练平台,继续对模型算法进行持续的优化迭代,以提高亚洲象监测的准确性和实时性。
浪潮信息副总裁、服务器产品线总经理沈荣介绍说,由于实现了云边端协同,云端的人工智能识别模型会在优化迭代后,直接迁移到边缘侧投入应用。——这也是目前该系统识别率从系统部署最初的90%,进一步提升至96%的原因。
对于浪潮而言,这96%是能力;而对于西双版纳人而言,这96%则意味着生命财产的安全。
除了缓解人象冲突,这一系统目前已经在云南西双版纳国家级自然保护区,长期追踪和研究野生亚洲象,掌握大象习性和生态变化,从而在食源地优化、栖息地保护、和生态保护等方面带来了深远的影响。
沈荣表示,浪潮目前正在尝试将亚洲象保护的系统应用在其他地区的珍稀物种中,希望能够用AI、云计算、大数据等新一代信息技术,为更多区域的生物多样性研究提供支持。
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