白瑩

摘 要：人工智能技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)革新的重要手段，將其應(yīng)用至生態(tài)領(lǐng)域是一種必然趨勢?；诖髷?shù)據(jù)作為人工智能技術(shù)發(fā)展依據(jù)，分析了人工智能在生態(tài)保護、修復(fù)、災(zāi)害防治和生態(tài)管理方面的應(yīng)用。分別將智能機器人、知識圖譜、大數(shù)據(jù)技術(shù)、通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等應(yīng)用于生態(tài)領(lǐng)域，實現(xiàn)人工智能與生態(tài)治理結(jié)合運作。

關(guān)鍵詞：人工智能；生態(tài)領(lǐng)域

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530008

1 人工智能在生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用十分活躍，尤其是生態(tài)領(lǐng)域，人工智能在生態(tài)領(lǐng)域中的應(yīng)用體系十分龐大，內(nèi)容同樣極為豐富。在此，以人工智能在生態(tài)保護、修復(fù)、災(zāi)害防治和生態(tài)管理方面的體現(xiàn)分析，完成人工智能在生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

1.1 人工智能的應(yīng)用依據(jù)

人工智能運作原理復(fù)雜，需要大數(shù)據(jù)作為支撐來維持其運轉(zhuǎn)，即大數(shù)據(jù)是人工智能的依據(jù)。和以往的數(shù)據(jù)分析技術(shù)比較，人工智能技術(shù)主要依據(jù)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并引申出多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以此能夠?qū)崿F(xiàn)深度機器學(xué)習(xí)。其與傳統(tǒng)算法相比，該算法沒有多余假設(shè)，完全通過輸入數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)自主模擬并構(gòu)建相應(yīng)模型結(jié)構(gòu)。

1.2 生態(tài)保護領(lǐng)域應(yīng)用

在黨中央領(lǐng)導(dǎo)下，目前國內(nèi)的生態(tài)環(huán)境保護工作已經(jīng)取得了很大突破，信息時代迅猛發(fā)展及信息技術(shù)快速更迭，使得生態(tài)環(huán)境保護面臨著巨大的挑戰(zhàn)。鑒于現(xiàn)狀，必須加快落實人工智能和生態(tài)發(fā)展有機結(jié)合，并充分利用人工智能相關(guān)技術(shù)，分別在森林、草原、濕地、荒漠及生物多樣性等各方面領(lǐng)域構(gòu)建并完善生態(tài)環(huán)境保護應(yīng)用系統(tǒng)，以此實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護的智能化，構(gòu)成生態(tài)保護治理的新模式。

針對森林生態(tài)體系的保護，最重要的就是防止森林資源被酸雨破壞，除此外，全球變暖也對森林資源的數(shù)量有著關(guān)鍵性的作用。據(jù)國家地理雜志相關(guān)報道，依照當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)，世界雨林可能會在100a之內(nèi)消失不見。對于此種情況，可利用人工智能與衛(wèi)星遙感等技術(shù)相結(jié)合，實時阻止森林被酸雨破壞行為。人工智能在森林生態(tài)系統(tǒng)健康評估中也發(fā)揮著巨大作用。以驗證基于人工智能技術(shù)的森林評估效果為目的，利用人工智能計算森林水源涵養(yǎng)性能和土壤保持性能以及固碳釋氧性能等當(dāng)作比較測試指標。經(jīng)實驗可知，利用人工智能技術(shù)評估森林生態(tài)系統(tǒng)健康是真實可行的。

1.3 生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用

實際上，生態(tài)修復(fù)指的是對生態(tài)體系不進行人為干擾，以此減輕生態(tài)負荷壓力，依據(jù)生態(tài)體系調(diào)節(jié)性能與自組織性能向著有序的方向演化，或者通過生態(tài)體系自恢復(fù)性能，輔助人工舉措，使已經(jīng)遭到破壞的生態(tài)體系逐漸恢復(fù)或向好的方向發(fā)展。下面從種苗培育、營造林和草原恢復(fù)等領(lǐng)域分析人工智能在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用。

1.3.1 種苗培育

在種苗培育中，智能化苗圃隨著時代需求應(yīng)運而生，不僅可以節(jié)省人工費用，還可以保障種苗的質(zhì)量。

智能化苗圃中有多種類機器人，其中的鋤草機器人利用多傳感器融合和小型化智能鋤草功能可以實時檢測苗草信息，還能夠控制株間鋤草刀運作速度，具備智能和高效等特性，可大規(guī)模減少勞動力，并提升鋤草速度。

除了鋤草機器人以外，還有噴霧機器人、植物轉(zhuǎn)移機器人和表型機器人等。其中的噴霧機器人主要作用為利用傳感器檢測種苗環(huán)境，可自適應(yīng)避障，在強度上也能夠滿足大棚運行需求。植物轉(zhuǎn)移機器人可在多植物中起到調(diào)度作用，實現(xiàn)植物間距調(diào)整。表型機器人能夠輔助林木育種者檢測林木可能達到的最優(yōu)質(zhì)量與最高產(chǎn)量。

1.3.2 營造林

人工智能在營造林應(yīng)用可分為3方面內(nèi)容：利用大數(shù)據(jù)預(yù)測速生林產(chǎn)量；智能植樹機器人應(yīng)用；構(gòu)建專家決策支持體系。

將衛(wèi)星技術(shù)與人工智能算法相結(jié)合，能夠高效處理和分析生態(tài)數(shù)據(jù)，并最大化數(shù)據(jù)價值，給出營造林技術(shù)。通過衛(wèi)星圖像和深度學(xué)習(xí)等算法，構(gòu)建能夠大規(guī)模處理各種各樣的地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。

基于自動化智能系統(tǒng)的及其與林業(yè)相結(jié)合，通過智能化的設(shè)備以及相關(guān)信息系統(tǒng)的高效利用，量林區(qū)資源進行有效配置，這樣還保證了林區(qū)作業(yè)質(zhì)量和林業(yè)工人的安全，這在大大促進了林業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。林業(yè)機器人能夠利用不同軟件適應(yīng)不同操作，并感知作物類型及作物所處環(huán)境產(chǎn)生的一系列變化。其中，比較常見的是智能植樹機器人和施肥機器人。

專家決策支持體系作為具有專業(yè)知識和豐富經(jīng)驗的平臺，其利用專家求解構(gòu)建模型，依據(jù)人工智能知識表示與推理解決專家構(gòu)建的模型，從而具有與專家同樣解決問題能力。該體系一般由人機交互模塊、知識庫模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、推理模塊和知識獲取模塊以及解釋器模塊組成。

1.3.3 草原修復(fù)

經(jīng)上述介紹可知，草原在大陸上占據(jù)的面積很大。草原系統(tǒng)在為人類提供物質(zhì)生產(chǎn)和水土保持以及防風(fēng)固沙等服務(wù)時，也會受到人類活動影響，使得該系統(tǒng)功能嚴重退化。人類一系列活動使草原景觀一直處于被破壞的狀態(tài)，致使草原結(jié)構(gòu)與功能遭到了不同程度的影響。這種情況下，不僅給生態(tài)環(huán)境帶來了非常大的壓力，還給大眾健康與生存環(huán)境等方面造成了影響，從而衍生出了生態(tài)與經(jīng)濟社會相關(guān)問題。

針對上述存在的問題，提出以下2方面解決方式：利用草原監(jiān)測技術(shù)恢復(fù)草原生態(tài)體系；建設(shè)蓄草均衡智慧牧場。

以上提出的解決方案中，通過人工智能技術(shù)監(jiān)測草原資源和地面生態(tài)，設(shè)計并構(gòu)建相對完善的草原恢復(fù)互聯(lián)網(wǎng)。利用人工智能恢復(fù)草原主要體現(xiàn)在草原資源監(jiān)管、災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)防、草原旅游服務(wù)方面。

1.4 生態(tài)災(zāi)害防治領(lǐng)域應(yīng)用

將人工智能應(yīng)用至生態(tài)災(zāi)害防治中，主要體現(xiàn)在以下幾方面：林草防火；防治林草病蟲害；防沙塵暴；防野生動植物瘟疫。

人工智能技術(shù)在林草防火應(yīng)用中，利用熱成攝像機能夠高效監(jiān)測人為生火，并實時監(jiān)測林區(qū)人類活動。在比較敏感的區(qū)域安裝智能高清球型攝像設(shè)備，對該區(qū)域圖像進行實時采集，進而追蹤人類活動細節(jié)。

人工智能技術(shù)在林草病蟲害防治應(yīng)用中，采用人工智能技術(shù)采集茶場、草場和苗圃等區(qū)域數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣脙r值的信息，輔助農(nóng)作物產(chǎn)出與生成速度，并減少化肥及農(nóng)藥的使用，確保農(nóng)作物培育與生產(chǎn)過程中的安全性。開展并落實林業(yè)作物病蟲害智能圖像檢測工程，將人工智能技術(shù)應(yīng)用至防治作物病蟲害領(lǐng)域，進而推動林業(yè)高效發(fā)展。

人工智能技術(shù)防沙塵暴應(yīng)用中，人工智能能夠穿戴防沙塵頭盔，其具備口罩防塵和濾塵作用及防風(fēng)眼鏡等功能，不僅透氣，還提供氧氣，更能夠以數(shù)字化形式給出沙塵風(fēng)速等信息數(shù)據(jù)，其中包含數(shù)字攝影和攝像，可對當(dāng)前所處情況進行實時分析。鑒于上述優(yōu)點，人工智能可將沙暴對人們戶外活動影響降至最小，還便于做應(yīng)急處理。

人工智能技術(shù)在防野生動植物瘟疫應(yīng)用是大勢所趨。其中，野生動物的疫源疫病監(jiān)測與防控平臺中存儲著禁止進境物信息數(shù)據(jù)及X光圖譜。利用在郵件分揀機上設(shè)置OCR識別系統(tǒng)，自適應(yīng)檢測并提取申報品名和收寄件人及地址等重要數(shù)據(jù)信息，然后傳輸至云端。大規(guī)模截獲數(shù)據(jù)和X光圖譜與面單信息相互融合，形成郵檢大數(shù)據(jù)，利用機器人訓(xùn)練、學(xué)習(xí)與預(yù)測，實現(xiàn)疫源疫病準確檢測識別與查驗。

2 結(jié)束語

當(dāng)前生態(tài)治理技術(shù)比較落后，而人工智能結(jié)合了目前最為先進且適用性強的算法與技術(shù)，可有效解決當(dāng)前生態(tài)治理模式存在的問題。上述分別從生態(tài)保護、修復(fù)、災(zāi)害防治和生態(tài)管理幾方面研究了人工智能在生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用。

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