高低起伏的山坡上布满了大大小小的石块枯枝,碰着河滩溪流就只能踩着石块小心翼翼摸索过去。滑倒、摔跤都是家常便饭。有些地方山势太过陡峭,就拽紧阁下的野草树枝往上爬。
长年累月朝夕相处
乃至叫得出每只猴子的名字
在秦岭深处绿绿葱葱层层叠叠的丛林间,生活着数千只国家一级重点保护野生动物川金丝猴。如何准确、快速地对这些国宝进行个体识别,并据此开展保护,一贯是全天下动物学家神往但又无法打破的瓶颈。
西北大学郭松涛教授带领的金丝猴研究团队,与本校和西安电子科技大学的图像识别研究团队深度交叉领悟,共同研发的“猴脸识别技能”成功实现对野生个体准确身份识别,在试验阶段便早已火上热搜。新华社、央视等媒体纷纭点赞关注。
郭松涛带队稽核黄柏塬野外基地(资料图片)
郭松涛攻读博士期间在野外做数据记录(资料图片)
2021年4月中旬,一行走进秦岭南麓大坪峪的高山密林,探访了西北大学秦岭金丝猴研究团队设在佛坪的野外研究基地。
基地的投掷场选择在一块空空地带的山坡上。高琪在这里接待了一行。她是郭松涛教授的学生,也是西北大学金丝猴研究团队卖力进山采集春季样本的成员之一。
一只幼年金丝猴对摄像头产生了兴趣
高琪说,研究团队在四周的树木上安装了10余台GoPro(美国运动相机厂商。因其生产的相机被许多极限运动团体广泛利用,因而“GoPro”险些成为“极限运动专用相机”的代名词)和音箱等设备,用于定位及录制音视频,借此监测剖析金丝猴的行为动态。当地引导会定时在此投撒食品,将这一带的金丝猴种群吸引过来。
果真,当引导撒出玉米粒后不久,一团团闪亮的金黄色就开始在前方的山林里到处晃动,“噫—噫—”“吱—吱—”的叫声此起彼伏。“美猴王”越聚越多,觅食、嬉戏、打闹……一韶光山坡上便热闹起来。
对付川金丝猴数据的采集,仅在研究基地是远远不足的,前不久再次见到高琪时,她见告,研究团队的足迹已经踏遍了洋县、周至、太白、宁陕等县的秦岭林区。从早上6点到晚上8点半,一天里绝大多数时候都守着猴群,遮风挡雨便是一个大略单纯的塑料棚子。
川金丝猴群每每生活在人迹罕至的丛林深处,普通人即便有引导,在山里找上几天,也可能“连猴毛都看不到”。研究团队成员和金丝猴长年累月朝夕相处,不仅熟习它们的气息和脾气,乃至叫得出每只猴子的名字,这让人不得不拍手称奇。
资料图片
猴脸识别运用范围大大拓展
家犬、东北虎、狮子等都可精准识别
研究的条件一定是数据的网络。研究团队长期开展野外跟踪研究,经由20余年困难实践,已实现了对野生川金丝猴的近间隔不雅观察和个体识别。
但传统采取的人工标记或者人工影象的方法,每每须要专业职员蹲点不雅观察一两个月才能把动物个体分别开来,既摧残浪费蹂躏韶光又很随意马虎相互稠浊。
“在没有猴脸识别技能之前,从一个新手到可以顺利不雅观察记录目标金丝猴群数据,从一只猴子都不认识到末了认下全部五六十只,至少须要均匀两至三个月韶光。”西北大学金丝猴研究团队成员刘佳说,“这还仅仅是不雅观察前的准备,加上正式事情,人工韶光本钱非常高”。
为何金丝猴个体识别如此困难?其根结在于,相较于人脸识别,金丝猴的脸部皮肤区域带毛区域多,纹理特色更繁芜,识别系统必须要有更强大的深度学习能力。“从图片上可以看到,金丝猴对付我们人类来说长得差不多都一样,在现场盯住这只猴子,大概你能记住,但是转头等第二天它混到猴群里,你就不愿定了。它们差异非常小,可能说嘴角弧度不一样、头顶有毛色不一样、体形不一样等,肉眼很难识别。”刘佳感叹道。
针对以上难题,郭松涛教授与打算机科学领域的专家进行深度学科交叉互助,建立动物AI研究团队。在金丝猴研究团队长期对该物种特色的研究结果的根本上,提出具有关注机制的深度神经网络模型,首次开拓出基于“猴脸识别”技能(Tri-AI技能)的金丝猴个体识别系统。
目前,识别技能均匀识别精度已达94%,个中,秦岭川金丝猴的识别成功率达到95.6%。以往团队聚焦灵长类动物识别,现已拓展至犬科、猫科等40余种不同动物,如家犬、东北虎、狮子等,识别精度及运用范围均大大拓展提升。
AI深度学习助力
未来识别成功率可以靠近100%
猴脸识别技能与人脸识别相似,也是基于生物脸部特色信息进行身份识别的一种生物识别技能。
人肉眼很难分辨动物个体差异,但识别技能利用神经网络算法深度学习,可以找出个中的差异。郭松涛教授说,“对金丝猴进行面部识别,涵盖了它的器官布局、毛发、纹理等,是整体图像的特色抓取。我们采取深度学习技能对物种的图片提取特色,特色提取过程中会经由一系列的卷积池化操作,将图片中物种的共有特色提取出来,算法会对这个特色处理,终极输出一个结果,从而知道这是哪一只猴子”。
猴脸识别系统还有一大优点,即AI自我学习功能。随着数据量的增加,越演习,识别能力越强、精度越高。“理论上讲,未来识别成功率可以靠近100%。”郭松涛教授说。
位于西北大学太白校区的野生动物检测数字化实验室(张潇摄 )
猴脸识别项目从2017年即开始预备,最初搭建模型须要大量数据支持。“我们花了两年韶光采集数据,在全网公开的数据库里广泛地探求灵长类面部数据,还专门前往全国10多个城市的动物园,实地拍摄了40多种灵长类动物,采集回来的数据有几百个G。”刘佳说,“广泛的物种特色的提取紧张是为了实现更高效的物种分类,不须要前置的数据演习,模型算法即可以自动将不同的物种分开,提高识别效率,减轻数据获取与数据演习的本钱”。
加快技能市场化
解锁动物园管理、动物保育等多个方向
郭松涛教授坦言,“这项研究在国际上和同行们比较,处于较为领先的地位。鉴于在野生动物研究中,物种特天命据的获取难度较大,且又引入了交叉学科的知识,重新的视角来研究剖析动物生态学中关心的问题,我们以为这是一个非常有趣且充满前景的领域”。
目前猴脸识别技能研究已进入到了运用推广的阶段。“我们现在已初步完成系统软件开拓事情,有了电脑端和手机App端‘动物个体识别’系统软件。同时还在积极探索技能可运用的行业及范围,希望能实际助力我国动物研究及保护事情。”刘佳表示。
据悉,团队一方面已将“动物个体识别”系统运用于秦岭金丝猴多个种群、上千只个体的识别和记录,启动建立秦岭金丝猴个体信息库档案的事情;另一方面,进行技能市场化,拟根据不同运用处景如动物园管理、动物保育、喂养、研究等动物识别技能需求差异,为不同动物研究保护单位进行个性化识别功能的研发。
“我们目前在和秦岭野生动物园互助搭建阿拉伯狒狒、小熊猫及部分草原有蹄类动物个体精准识别系统。同时也在和安防公司磋商宠物识别技能的代价,希望日后可以市场化运用。”刘佳表示。
“最希望的便是这项技能可以从实验室走出来,带动更多人自发地参与到动物保护事情中来,一起为我国的生物多样性保护和生态文明培植贡献自己的一份力量”。
文/西安报业全媒体张潇 谢馨
图、视频/西安报业全媒体 谢伟谢馨
部分由受访者供应
来源: 西安