环境项目

Wildlife Insights 帮助捕捉生物多样性美丽脆弱

2021 年 3 月
美洲豹

保护国际基金会 (Conservation International) 的高级野生动物保护专家 Jorge Ahumada 表示:“当你走进热带森林,那里基本上 90% 的动物都会躲藏起来。”然而,在南美洲的丛林、澳大利亚的灌木丛或者北美的山脉中,即使我们看不到那些野生动物,它们也仍悄然藏身其中,直到人类离开,它们才会出来行走和觅食。

借助运动触发式跟踪相机(又称为“相机陷阱”)、Google Cloud 和 AI 模型,Ahumada 等野生动物保护专家可以观察卡诺克里斯塔尔彩虹河流域等地方的野生动物,通过难得一见的食蚁兽、美洲豹和猴子等动物的图片来进行物种和生物多样性衡量与研究。Wildlife InsightsGoogle 地球 Outreach 自然保护计划的一项倡议,发起于 2019 年,旨在帮助野生动物保护专家以及当地社区减少手动处理和分析图片的工作,此类工作非常耗时,而与此同时他们还要和全球各地的研究人员分享知识,防止物种灭绝。

Wildlife Insights 平台可以帮助野生动物保护专家在线分享、识别、管理和分析野生动物图片。在 Wildlife Insights 的 Web 应用上,任何人都可以浏览世界上最大的公开野生动物照片集。

AI 助力提升野生动物图片分析速度

在所有采用跟踪相机拍摄图片的野生动物保护项目中,最繁重的工作是手动查看数百万张图片和识别物种。高达 80% 的照片可能并没有捕捉到野生动物,这是因为这类远程相机是通过风吹草动这样的细微元素触发的。很多图片可能会非常暗,或者拍摄到的动物隐藏在树木后面或灌木丛中,很难看清楚。即使完成了物种识别,收集的数据也会保留在项目资料中,而没有分享到全球野生动物保护社区。

在 Google,我们致力于分享技术、方法和资金,助力全球各地的组织为我们的星球做出更多贡献。利用 Google Cloud AI Platform Predictions 和 Google 团队构建的自定义 AI 模型,Wildlife Insights 可以快速对跟踪相机拍摄的图片进行分类,速度高达人工操作的 3,000 倍,一小时可以分析 360 万张照片。研究人员上传照片之后,Wildlife Insights 会以较高的准确度自动预测哪些图片上没有任何动物出现,而对于包含野生动物的图片,AI 可以预测物种类别。然后,野生动物研究人员可以接受或纠正 AI 模型的预测,进一步提高模型的置信度。

一开始,为了开发这个野生动物识别功能,平台收集了该项目的以下六家自然保护合作伙伴提供的九百万张图片:野生动物保护协会史密森生物保护研究所北卡罗莱纳州自然科学博物馆WWF伦敦动物学会保护国际基金会

Google 将这九百万张野生动物图片用作训练数据,借助 TensorFlow 构建了多个物种识别模型。随着新数据的加入,训练数据集不断增长,Wildlife Insights 的最新进展包括识别出了更多物种。整个平台构建于 Google Cloud Platform 的基础之上,具备出色的扩容能力。

Wildlife Insights 预测图片上是一只中美小食蚁兽。
Wildlife Insights 预测图片上是一只中美小食蚁兽。

结果,Wildlife Insights 打破了物种数据支离破碎的现状,实现了用更少的时间更快地获得重要的数据分析结果,包括改善 Map of Life 上的全球野生动物数据质量。野生动物研究人员可以更准确地衡量物种丰度,确定野生动物所处位置及其在各个地方之间移动的情况。政策制定者可以利用这些数据分析结果,选择在何处以及如何变更保护区的边界。未来,我们希望拥有跟踪相机的所有自然爱好者都可以参与大规模的数据收集,为此类科学研究做出贡献。

亚马逊森林中的薮犬。
此类图片证实了亚马逊森林中薮犬的存在。

对 Ahumada 来说,他已亲身体验将照片作为实验证据的价值。有一次在哥伦比亚的一座森林中,Ahumada 在研究蜘蛛猴时发现了一只薮犬,但是没有任何记录表明那里会有这个物种,而且没人重视他的这一发现。二十年后的一天,他从布置在一座类似森林内的跟踪相机网络中提取数据。令他惊讶的是,他发现了一张图片,其中的犬科动物正是多年前他所看到的那个物种,确凿地证实了它们确实生活在那座森林中。

在澳大利亚森林大火之后寻找恢复迹象

在 2019 年夏季和 2020 年夏季,澳大利亚发生了多起丛林大火,近 30 亿只动物受到了影响。Wildlife Insights 一直在帮助很多澳大利亚自然保护组织,例如世界自然基金会 (WWF) 澳大利亚分部,上传和分享受影响地区的跟踪相机拍摄的照片,更清晰地展示大火之后澳大利亚野生动物的恢复情况。从 2021 年初开始,他们已经在发生过丛林大火的地区放置了超过 600 部跟踪相机,计划利用 Wildlife Insights 平台来检测哪些物种可能在重返遭到破坏的栖息地。

Darren Grover 是 WWF 澳大利亚分部的健康土地和海域组织负责人,他在南澳大利亚州袋鼠岛放置了第一批相机(共 100 部),一个目的是寻找袋鼠岛上狭足袋鼩的踪迹。这是一种体型较小的灰色夜行有袋动物,经常会躲过研究人员的观测。以往,由于狭足袋鼩看起来非常像老鼠,Grover 等野生动物保护专家不得不手动筛选数百张图片,才能准确识别出这种生物。

一只狭足袋鼩
这是一只狭足袋鼩。

幸运的是,有一部相机拍摄到了一只狭足袋鼩的图片。“有的人度假时会拍摄数千张照片,他们知道整理成堆的照片和视频片段有多么费时费力,”Grover 说道,“以往,分析相机传感器照片需要具备专业知识,才能确定哪些照片富有价值,哪些可以直接删除,而且可能需要分析成百上千张没有任何动物出现的图片之后,才能找到有用的图片。”

利用 Wildlife Insights,Grover 等研究人员可以上传图片,快速识别数百个物种(例如狭足袋鼩),并且可以快速舍弃没有动物出现的图片。Grover 表示:“这些图片可以帮助我们了解在丛林大火地区哪些物种幸存了下来,并确定哪些地区最急需采取恢复措施。”

争分夺秒防止野生动物栖息地遭到破坏

森林、群山和沿海地区是野生动物的家园,在这些地区时间仿佛也变慢了。然而,对于 Angélica Diaz Pulido 等研究人员而言,时间却异常紧迫。Angélica Diaz Pulido 是 Instituto Humboldt 的一位研究人员,和 Ahumada 一起在哥伦比亚雨林工作。他们发现野生动物栖息地的破坏速度超出人类的想象,急需通过 Wildlife Insights 分享和研究实地数据。

“生物多样性研究人员面临的挑战主要是需要快速开展研究,确保及时将结果传达给决策者,”Diaz Pulido 表示,“一旦发现卡诺克里斯塔尔彩虹河这样独特的地方,你就会忍不住想它有多脆弱。”借助 Wildlife Insights 和 Google 技术,Diaz Pulido 等野生动物保护专家可以帮助保护我们的大自然中各种美丽的物种。

主打图片来源:Emmanuel Rondeau/世界自然基金会法国分部;图片内容:美洲豹(学名:Panthera onca);拍摄地点:法属圭亚那努里格自然保护区深处。拍摄设备:运动触发式数码单反相机 薮犬图片来源:由密苏里植物园、TEAM Network 提供