人工智慧破解野生動物監測難點
2022-11-28 15:55:17 來源: 北京日報
圖集

  林聰田在溫榆河公園查看聲紋智能監測點設備情況。

  曾經,生物學家在開展野外物種調查時,往往要在山林間跑上數周甚至更久;現在,中國科學院動物研究所工程師林聰田只需坐在辦公室,打開電腦,就能實時“看”到溫榆河公園內鳥類的活動情況。他所用的秘密武器,是聲音。北京秋季的鳥類遷徙季剛剛過去,林聰田團隊在溫榆河公園布設的三處野生動物聲紋智能監測設備,已“聽”到了近百種鳥鳴聲。

  長期以來,鳥類、鳴蟲等不易被紅外相機探測到的動物,都是野生動物監測的難點。今年7月,林聰田所在的中科院動物所生物多樣性資訊學研究團隊另辟蹊徑,在溫榆河公園架起野生動物聲紋智能監測設備,通過不知疲倦的“順風耳”,24小時記錄周圍的每一聲蟲鳴鳥叫。

  兩只棕頭鴉雀藏在蘆葦叢中,“一唱一和”地對話,而在聲紋監測數據中,它們的叫聲並沒有被記者採訪時的交談聲掩蓋。這得益于林聰田團隊設計的演算法,有效過濾了環境噪音,樣本可以被精準捕捉採集。

  短短三個多月,布設在溫榆河公園內的三處監測儀就已收集到數萬條有效的鳥鳴數據,分別來自中華攀雀、金翅雀等90余種鳥類,其中包括國家一級重點保護野生動物、世界“極危”物種黃胸鹀。鳥類的活動習性也被直觀展現,白頭鵯、喜鵲、灰喜鵲等鳥類在溫榆河公園最為常見,清晨和傍晚是鳥類最活躍的時段,遇到大風、降雨等惡劣天氣,鳥類則大多躲藏起來,很少鳴叫。

  近年來,中國科學院支援建設的物種多樣性數據庫取得良好進展,加上人工智慧技術突飛猛進的發展,讓野生動物監測迎來“智變”。林聰田團隊將多維、權威的物種特徵數據輸入高效的人工智慧模型,再結合聲紋採集、環境降噪等技術,一套由中科院動物所自主研發的聲紋智能識別模型“自然聲景智能感知係統”建立起來。

  通過邊緣計算設備,係統能夠實時錄制、實時識別、實時訪問結果。“2分鐘前,發現棕頭鴉雀”“1分鐘前,發現灰喜鵲”的消息在係統界面不斷滾動。

  係統還能自動生成頻譜圖,讓聲音變為直觀的圖像。風聲、水聲等環境音是頻譜圖的底色,鳥鳴聲則顯示為亮眼的橙黃色。每種鳥都擁有各自的聲音頻譜,棕頭鴉雀的叫聲短促而明亮,形狀像一個個小小的紡錘;中華攀雀有著獨特的尾音,拖成一道長線;蒼鷺的嗓音則洪亮低沉,呈現明顯的色塊……

  現在,林聰田團隊已在本市溫榆河公園、永定河公園、密雲水庫等地布設了十余個聲紋智能監測點。短短半年間,獲取的數據量已超過10萬條。

  隨著生態修復工程的開展,溫榆河公園已成為北京的“綠肺”之一。而只有摸清生物的“家底”,才能更有針對性地開展保護。“北京目前活躍的鳥類大約有503種,我們預計,溫榆河公園這片區域未來將有超過200種鳥類。與其他同等體量的公園相比,這裏的物種會更加豐富。”對于北京生態環境的持續優化,林聰田充滿期待。(記者 劉蘇雅)

  (原標題:人工智慧破解野生動物監測難點 有了“順風耳”坐聽百鳥鳴)

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【糾錯】 責任編輯: 劉文敏
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