AI 开辟“与象为伍”物种研究与生态保护新范式

【必奈斯克网科技报道 记者 林迪】 “之前完全不知道‘智慧计算’是什么，现在通过这个系统有了一个切身的认识，那就是很多人工的工作可以交给机器，再依靠海量的数据，系统可以提取最有用、精准的信息给到我们。一个最大的感受就是‘稀奇’！”近日，云南西双版纳国家级自然保护区科学研究所所长郭贤明在接受必奈斯克网科技记者采访时感叹道。

让这位奋战在亚洲象保护一线长达35年的专家感到稀奇的系统就是“亚洲象生态保护系统”。而这个系统的由来也要从我国95%亚洲象种群栖息地——西双版纳国家级自然保护区的困境说起。

AI炼就亚洲象观测“火眼金睛”

亚洲象是世界自然保护联盟（IUCN）确定的濒危物种之一，上世纪80年代初，我国境内的亚洲象仅有170头左右，随着西双版纳国家级自然保护区的建立以及行之有效的保护措施，我国亚洲象数量已增长到300头，其中约95%的亚洲象种群栖息在西双版纳国家级自然保护区内。据统计 2011-2017 年，人象冲突致 32 人死亡、150多人重伤，经济损失上亿元，人象冲突频发。

郭贤明告诉记者：“随着亚洲象种群数量的增长，西双版纳国家级自然保护区工作也面临新的挑战。一方面，亚洲象活动范围不断扩大，越来越多的亚洲象为寻找食物走出栖息地——野象走入村庄、城市的肇事事件频发，人象冲突不断加剧；另一方面，生活在雨林深处的亚洲象种群行为模式、生活习性及生态环境也在发生改变，科学家们需要更多的数据来掌握亚洲象的习性和规律，为亚洲象长远保护提供科学依据。”

“在一个雾天的早上，澜沧（县）一名监测员出去监测的时候就碰到了象，因为看不到象在哪个地方，再加上象行走时几乎是‘无声音’的状态，然后就被象给伤害了。”郭贤明表示，“为了解决这个问题（做好亚洲象监测），我们从最早的纯靠人工跟踪的模式发展到人工+无人机。实际上这样还是有很多弊端，我们不能保证24小时跟踪；无人机在多雾、多雨的西双版纳都受限制；另外，无人机跟踪除了耗费人力、经费，还有一个最大的弱点就是续航时间太短。”

在这样的背景下，浪潮与西双版纳国家级自然保护区管护局（以下简称：管护局）联合打造了“亚洲象生态保护系统”，通过人工智能、大数据、云计算等科技手段实现对亚洲象的全天候实时监测。具体来看，该系统在雨林内实时收集亚洲象的行为数据和行进轨迹，在边缘端利用人工智能技术实现毫秒级精准辨识，准确度高达96%；即使在光线不足的夜晚，凭借红外相机也可以根据一个尾巴或一个背影识别出亚洲象。

据郭贤明介绍称，这个系统会把拍到到信息在10秒钟之内发布出去，而这10秒钟的间隔也是系统预留的人工判别时间，如果10秒钟内人工没做判别，系统就会自动把这个信息发布出去。在附近村民的接收端，是通过单位广播+针对性到人的形式接收预警信息，因为每个摄像头都有对应强相关区域的广播站，统一广播后，该区域负责人还会通过手机短信和网络进行二次预警信息提醒，这既保证了野生象出没的相关地区居民接受信息的及时性，也避免了对弱相关地区居民的打扰。

在西双版纳野象谷繁育中心，该系统相关工作人员就向记者展示了其手机应用“亚洲象监测预警”上的预警信息——“注意！附近有大象出没，请尽快躲避。”而且，该应用还提示她，最近的大象出没在她所在地的1.362km处。

AI探秘“与象为伍”

视角转向在管护局的演示大屏前，野象专家们专注地观察着象群的举动和生活状态，小到饮水和象群间的交互，大到象族的行进轨迹。据介绍，有了这个系统，他们不再需要通过大象的足印、粪便、吃剩的食物残渣推断个体数量、分布范围和饮食习惯。

值得关注的是，基于人工智能模型，自然保护区的专家们可以对亚洲象进行全天候的观测和精准识别，精确掌握亚洲象的繁衍状态和习性变化、活动迁徙规律，不仅缓解了人象冲突，也基于观测结果为食源地优化和亚洲象国家公园的区域规划提供科学参考。

就像浪潮信息副总裁、浪潮信息服务器产品线总经理沈荣在接受采访时所说，“我们不光是做了一个监测系统，事实上是对濒危物种的生活习性、行为方式进行更多的研究。因为我们不是单单解决人跟大象不相遇、避免冲突的问题，如果真的要保护这个生物的多样性，还得研究它的习性，而这个研究需要大量的数据来帮助分析，从而更好的了解和更好地保护这个物种，最终解决人和万物和谐共处的生态命题。”

据了解，面对当地监测预警体系分散，缺乏统一管理的问题，浪潮为云南西双版纳国家级自然保护区构建的这套完善的监测预警系统，终端通过数百个图像采集设备收集数据，边缘端进行图像、视频流实时AI识别，中心端进行AI模型训练、优化、数据汇集、数据挖掘等。

目前，该系统已经进行了2900余次预警，收集到26万张亚洲象观测影像。随着野生亚洲象活动范围扩大，数据量也在不断增加，最终可以实现计算、存储、网络等资源的统一调度管理、科学规范的实时监测预警，更有利于高效快捷的运维和深度科研工作的开展。

据浪潮相关负责人介绍，在实现的过程中，有三个技术难点：一是在初期建模时，数据量非常少；二是在数据量少的基础上，图片还不清楚；三是基本上以残缺的象图为主。那么，在这样的基础上，就需要逐步在终端收集更多的数据并不断在中心端进行完善，现在才能达到96%的优化率（目前国际平均水平是60%的识别精准度）。

“整体对于生态保护来讲，如果我们想更好的了解亚洲象就需要对它们进行实时的观测，其实这个技术解决的问题就是一个‘不打扰’的观测，这种观察不仅是对物种本身的观察，还有对它行进轨迹、栖息地等变化的观察。随着新技术的应用，未来也不排除可能对它栖息地的温度、湿度这些综合性环境因素的观察，帮助我们形成一些新的发现，那么就可以采取一些切实的、针对性的保护措施。”该负责人进一步解释称。

浪潮亚洲象生态保护系统给人们的启迪在于，科技可以让“与象为伍”成为可能；而一系列技术集成运用于野生动物生物多样性监测，则构建了一套亚洲象生态保护系统。

在沈荣看来，这是一个系统而非单个项目。“现在，我们做的这套系统的确经历了很多困难，但是摸索出经验以后，我们觉得也可以复制到别的物种的保护上面去，这是非常有意义的一件事情。”

智慧计算带来和谐之美

据IUCN今年最新公布的数据显示，目前国际上有超过30000种野生生物被列入濒危物种“红皮书”，中国有1200多种濒危动植物，每一种生物都有它存在于自然界的生态地位和功能。

郭贤明告诉记者：“结合这个系统以及累积的经验，下一步可以扩展到观察其他野生动物的活动情况，比如，西双版纳区域的大型食草动物除了亚洲象以外，还有印度野牛。实际上我们也可以通过这一套系统对它整个的活动规律进行观测。”

现在看来，亚洲象生态保护系统是浪潮探索野生生物保护的一次创新，对于野生生物保护过程中存在的管理巡护条件有限，无法及时有效监测，没有科学准确的数据和资料，以及资料分类与整理困难不能进行展开深入研究等共性问题，具有很强的借鉴意义。

值得一提的是，浪潮目前也正在尝试将亚洲象保护的系统应用在其他地区的珍稀物种的监测与保护中，旨在用 AI、云计算、大数据等新一代信息技术，为更多区域的生物多样性研究提供更多支持。

“浪潮一直致力于智慧计算，但是智慧计算不是一个冰冷的东西，应该是在人们生活中普遍存在的，能够帮助到社会各个方面的普惠性存在。”沈荣透露，在其它领域，浪潮也在不断发力，比如服务虚拟天文台，探索遥远的宇宙；用数据给大地做 CT，开采能源“宝藏”；解读生命奥秘，实现精准诊疗；在维护生态环境、保护动物、减少灾害等和谐共生方面：精细准确气象预测，减少海洋灾害冲击等。

最后，沈荣总结道：“我们希望看到人和自然是和谐共生的，也在各个领域去不断探索。在不断变化的世界，浪潮希望通过匹配持续迭代的科技来诠释和支持社会及经济进步，为人类未知议题探索，持续提供科技、技术工具，供给持续的动力，彰显计算之美。”