看屁股，你是一头大象吧
全球首个亚洲象生态保护系统在云南上线，识别准确率96%
杨净 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
总有人问，AI可以为生态平衡做些什么？
在云南西双版纳雨林深处，他们给出了一份答案——「保护亚洲象，构建人象共处的雨林生态」。
亚洲象，作为全球濒危物种之一，全国只有300余头，云南西双版纳地区是主要栖息地。
在上世纪七八十年代，亚洲象在国内的数量曾降至170头左右，濒临灭绝。在行之有效的保护措施下，亚洲象的濒危状态得到一定的缓解。
「保护亚洲象」已见成效，但随之而来的，是大象逐渐走出雨林，来到人类生活区，造成「人象冲突」事件。
于是，人与象如何在雨林家园内和谐相处成为了当地的新难题。
为了解决这一难题，浪潮与西双版纳国家级自然保护区管护局携手，开发了一款亚洲象生态保护系统，这也是全球首个针对亚洲象的AI保护应用。
目前，这一系统的识别准确率达96%，就算是在晚上、雾天也能精确识别，而且只要是拍到亚洲象的尾巴、屁股就可以。
亚洲象：我不要面子的嘛？
自系统5月上线以来，已经抓拍了超过26万张由动态闯入触发的照片，进行了近2900次预警，在预警区域内还没有发生过人员伤亡的事件。
全球首个亚洲象生态保护系统
那之前有野生亚洲象AI识别吗？
也有，但模型识别精度大概只有60%左右。
其中一部分原因在于亚洲象数量稀少，活动范围广，采集到的亚洲象图像数量少、质量差。再加上亚洲象自身体型、雨林气候多变等不确定因素，更是加深了亚洲象识别的难度。
现在，这些问题被一举解决了，目前亚洲象生态保护系统主要有三大亮点。
- 模型识别准确率达96%，毫秒级识别，秒级预警；
- 局部特征识别，即使仅捕捉到亚洲象尾巴和耳朵也可以精准识别
- 克服雨林复杂的光线条件，比如雨天、夜间、云雾天气，也不会降低识别准确度。
而实现这些，研究团队做到了「软硬结合」。
首先，需要「直面」亚洲象的硬件。
除了传统的地面人员巡护、无人机采集、摄像机……此次系统的采集终端还有红外相机，解决了夜间识别的问题，还可以做到实时传输数据到后台。
然后就是边缘端快速识别推理阶段，前期的模型训练必不可少。
正如刚才所说，研究团队在一开始也遇到了训练样本有限的情况。
为了获取更多的样本数量，他们在野象谷大象经常出没的区域搭建了众多采集站，收集到上万张图片资料。
在模型训练阶段，研究人员在三个月内不断优化深度学习模型。
由于野生亚洲象喜欢在夜间出没，且体型庞大，采集到的画面往往不是完整的躯体。
这就要求模型对大象的「局部特征」有精准识别的能力，还要克服其他物种的特征干扰。
尤其在夜晚光线不足的情况下，大象活动频繁，根据一个尾巴、一个背影很难识别出来，甚至还会把牛、羊等家畜误判为亚洲象。
为了解决这一问题，他们在有效样本中标注亚洲象的特征，涵盖大象的头部、脚部、背部、尾部，以及测定亚洲象的身高来进行「预处理」。
此外，研究人员专门针对一些拍摄光线差（夜间、云雾天气）、画面模糊和影像残缺等问题，对模型进行不断的迭代优化。
在反复比对验证优化之后，最终整个系统的精度达到96%。
这当中，还有浪潮自身超强算力的AI服务器AGX-2加持，加速了学习进程。
24小时实时监测、10秒钟预警
在过往的人工预警系统中，监测方法相对单一，仅靠人工巡护和无人机两种方式，范围窄、效率低，数据较为分散，还不能做到24小时实时监测。
而且人工监测还存在安全风险的问题。
云南西双版纳国家级自然保护区科学研究所所长郭贤明就曾表示，
别看亚洲象个头非常大，其实象在不活动或者纯粹走路的时候一点声音都没有。
之前澜沧一个监测员就是遇到这样的情况，一下子被象攻击了。
现在，亚洲象生态保护系统打开了新局面。
强大的采集终端系统可以进行实时监测，然后根据监测到的亚洲象动态，多渠道及时发布预警信息，以提醒周围居民做好防卫工作，最大程度减少正面人象冲突，提高西双版纳人象冲突事件的预警处置能力和效率。
从识别到预警信息发布不会超过10秒钟，至于为什么会有10秒钟的间隔，郭贤明所长给出了这样一个原因。
系统刚开始搭建时，就预留了10秒钟人工判别的时间。
如果10秒钟以内没判别，系统就会自动将这则信息发布出去，以缓解人象冲突问题。
亚洲象生态保护系统的功能不仅停留在识别和预警，其采集到的数据还将组建成亚洲象及生物多样性数据库。
通过系统积累的数据资料，科研人员能进一步发现它们在习性、生活方面的规律，也能为亚洲象栖息地保护和保护区建设提供参考，这将对亚洲象的保护、研究起到关键作用。
用AI来推动人与象的「和谐互动」，浪潮想要做的不只这些。
就拿这一系统来说，除了实现对亚洲象的无干扰全时段观察，还能够感知雨林生态系统的整体平衡，对雨林温度、湿度以及食物链进行长期科学监测，为进一步保护和研究整个雨林生态系统做数据支撑。
以「计算」来守护生态，并不轻而易举，短期内也不见得会有多少商业回报，但对于生态可持续发展，意义却不言自明。
现在，浪潮迈出了这一步。
如何用人工智能做好生态保护？浪潮给更多想要加入进来的AI创新者们树立了新范式。
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