牙牙

“智能識(shí)別秦嶺地區(qū)數(shù)千只川金絲猴，實(shí)現(xiàn)對(duì)野生個(gè)體的準(zhǔn)確身份識(shí)別和連續(xù)跟蹤采樣……”近日，西北大學(xué)動(dòng)物AI研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“猴臉識(shí)別技術(shù)”上了熱搜榜單。在中國(guó)的四川、陜西及甘肅的山林深處，生活著一批珍稀物種，它們因長(zhǎng)著一身金色的皮毛，而得名“金絲猴”。但漂亮的皮毛，卻讓金絲猴成了盜獵者的目標(biāo)。此外，樹(shù)木砍伐、毀林開(kāi)荒等人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)，也對(duì)金絲猴的生存造成嚴(yán)重影響，讓它們陷入瀕危境地。如何準(zhǔn)確、快速、無(wú)損傷地對(duì)野生金絲猴進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，并據(jù)此開(kāi)展進(jìn)一步的保護(hù)與研究工作，一直是全世界動(dòng)物學(xué)家都渴望突破的難題。

借AI“慧眼”識(shí)猴

據(jù)有關(guān)部門(mén)調(diào)查估計(jì)，目前在秦嶺山脈里，大約生活著39個(gè)野生金絲猴群，數(shù)量共5000只左右，由此可見(jiàn)，金絲猴可以算得上是僅次于國(guó)寶大熊貓的珍稀物種。長(zhǎng)期以來(lái)，西北大學(xué)的金絲猴研究團(tuán)隊(duì)都在對(duì)秦嶺金絲猴開(kāi)展野外跟蹤研究工作?？梢?yàn)榻鸾z猴大多棲息于高山密林中，生活環(huán)境隱蔽，不易被人發(fā)現(xiàn)，而且它們對(duì)人類(lèi)的接近非常敏感，人類(lèi)很難接近它們，所以金絲猴有許多特性不為人所知?！皽?zhǔn)確的個(gè)體識(shí)別，是進(jìn)行動(dòng)物行為研究的關(guān)鍵。只有把個(gè)體認(rèn)清楚了，才能長(zhǎng)時(shí)間觀察個(gè)體行為，進(jìn)而分析社群行為?！蔽鞅贝髮W(xué)金絲猴研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李保國(guó)說(shuō)，以前，團(tuán)隊(duì)一直依靠純?nèi)斯び^察，自己每天早出晚歸，觀察時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)。而要想認(rèn)清一只金絲猴，至少要觀察600個(gè)小時(shí)，這意味著，至少需要60天的時(shí)間，他才能認(rèn)清一只金絲猴。

針對(duì)這一問(wèn)題，西北大學(xué)金絲猴研究團(tuán)隊(duì)組建了動(dòng)物AI研究團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)期對(duì)金絲猴特征的研究結(jié)果，首次開(kāi)發(fā)出基于Tri-AI技術(shù)的金絲猴個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)。傳統(tǒng)的識(shí)別和監(jiān)測(cè)動(dòng)物方法，通常依賴(lài)于動(dòng)物個(gè)體特征，如斑紋、顏色、傷疤等，或是人為給動(dòng)物做標(biāo)記，如烙印、刺青、染色、環(huán)志、無(wú)線電項(xiàng)圈及遺傳標(biāo)記等。前者限于特定物種特征，難以跨物種使用;后者不僅成本高昂，且會(huì)給動(dòng)物帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)瀕臨滅絕的物種更是不適用。不同于這些傳統(tǒng)方法，Tri-AI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“理想條件下，無(wú)觀察者干擾”的準(zhǔn)確識(shí)別野生個(gè)體的身份和連續(xù)跟蹤采樣的功能。

目前，猴臉識(shí)別技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)推廣階段，只能識(shí)別約200只秦嶺金絲猴。但經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)適用于靈長(zhǎng)類(lèi)的41個(gè)代表性物種和4種食肉動(dòng)物群體的識(shí)別，如獅子、老虎等，平均識(shí)別精度達(dá)94.1%，識(shí)別速度為每秒31張。

與人臉識(shí)別技術(shù)相比，猴臉識(shí)別技術(shù)更先進(jìn)，因?yàn)榻鸾z猴臉部皮膚區(qū)域的帶毛區(qū)域多，且毛發(fā)區(qū)域相對(duì)更明顯，紋理特征更復(fù)雜，這對(duì)Tri-AI系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)能力提出了更高的要求。因此研究團(tuán)隊(duì)為T(mén)ri-AI系統(tǒng)提供了大量的數(shù)據(jù)，供其進(jìn)行訓(xùn)練。數(shù)據(jù)包括41種靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的102399張圖像，所有圖像都是用配置高質(zhì)量攝像頭的手機(jī)或單反相機(jī)拍攝的，分辨率較高，面部圖像清晰，幾乎沒(méi)有遮擋。圖像中的每個(gè)個(gè)體身份都是已知的，也就是說(shuō)，誰(shuí)是1號(hào)猴、誰(shuí)是2號(hào)猴，都已經(jīng)事先被標(biāo)記好了。

除了靜態(tài)的圖像外，團(tuán)隊(duì)還讓系統(tǒng)檢測(cè)了10段金絲猴視頻。這10段視頻中共出現(xiàn)了22個(gè)金絲猴個(gè)體，團(tuán)隊(duì)要求系統(tǒng)逐幀檢測(cè)，識(shí)別出其中的金絲猴。Tri-AI系統(tǒng)還可以處理彩色圖像和灰度圖像，因此無(wú)論是白天還是夜間的照片，都能夠無(wú)礙觀測(cè)。

近十多年來(lái)，世界各國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)各種動(dòng)物面部識(shí)別的研究。人工智能技術(shù)不僅幫助動(dòng)物學(xué)家們節(jié)省了大量時(shí)間與精力，還能夠幫助他們更全面地了解這些動(dòng)物群體的生活現(xiàn)狀。而對(duì)于養(yǎng)殖戶(hù)來(lái)說(shuō)，人工智能技術(shù)能幫助他們更好地監(jiān)測(cè)每個(gè)動(dòng)物的健康狀況，從而降低養(yǎng)殖成本，提高生產(chǎn)效益。由于起步較晚，動(dòng)物面部識(shí)別領(lǐng)域仍然存在很多難點(diǎn)待突破，比如數(shù)據(jù)采集難的問(wèn)題，一些野生動(dòng)物的活動(dòng)范圍隱蔽，很難捕捉到有效圖像;又比如分辨難的問(wèn)題，同一物種的動(dòng)物，無(wú)論面部還是身體部位，差異性并不是很大，這給AI識(shí)別系統(tǒng)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。

（注：文章根據(jù)西北大學(xué)、HyperAI超神經(jīng)公眾號(hào)登載的相關(guān)內(nèi)容整理。）