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給海豚們、雪豹們、海龜們……辦個身份證

2023-12-22動物

人臉辨識用到了動物界,行嗎?

中華白海豚的背鰭照

編號0374-Scott是一個白色的小三角,遠遠望去像是浮在水面的一座雪山;編號2053-Kangaroo,像是不小心灑上了灰藍色墨汁,看似一朵巨大的浪花;編號1395-Chai,深灰色扇面布滿了斑點,乍眼一看,以為是海裏冒出的一塊礁石......

這些顏色花紋各不相同的小三角,都是海豚的背鰭,點開照片,會顯示出它們的詳細資訊——名字、品種、生活區域等。它們代表著三只生活在珠江口一帶的中華白海豚。

這是海豚界的「人臉辨識」,只不過,辨識的不是臉,而是它們的背鰭。

以前,科學家們需要在出海拍攝照片後,對海豚背鰭一張張進行摳圖,再開啟數據庫,用肉眼做影像對比。現在,AI技術可以簡化這個繁瑣的步驟,快速收集到更廣範圍內的數據,並迅速進行棲息地、族群的分類等精細化處理。

但光靠科學家出海拍攝,受時間、地點等因素影響,采集到的海豚背鰭照片數量畢竟有限,怎樣才能搜集到更多的海豚背鰭照片呢?

海南智漁可持續科技發展研究中心的鄭銳強團隊開發出了一款數碼套用「iDOLPHIN」,透過廣泛向網友征集海豚背鰭照片,為每一只海豚做一張身份證。

給2698頭海豚辦證

2020年底,曾在高校任教的鄭銳強加入海南智漁可持續科技發展研究中心(以下簡稱智漁),負責孵化動物保護的相關專案,中華白海豚正是他們重點關註的物種之一。

中華白海豚因其珍稀程度,被稱作「海上大熊貓」。它被世界自然保育聯盟瀕危物種紅色名錄列為「易危物種」,同時也是中國的國家一級保護動物。

中華白海豚。圖/智漁

中國是全世界中華白海豚分布數量最多的國家,據估算有約4000頭。在南部海域的珠江口一帶,生活著世界最大的中華白海豚族群。2017年至2021年期間,珠江口中華白海豚自然保育區的監測調查結果顯示,該區域中華白海豚數量約1100頭。

因為受到周邊大型航線、漁業捕撈和環境汙染的威脅,中華白海豚不斷在減少。多年研究中華白海豚的生物學博士鄭銳強,就想透過建立一個數碼套用,讓更多人透過數據視覺化方式去認識、了解白海豚,乃至參與到保護行動中。

自稱「IT門外漢」的鄭銳強,靠著智漁IT負責人和拉來的幾位外援搭建起一個透過照片辨識白海豚背鰭的AI模組,起名為「iDOLPHIN」,諧音「愛海豚」。

2022年,愛海豚已經擁有了自己的網頁,搭載GPS定位系統和逐年完善的AI辨識工具。但專案遇到了兩個令人頭疼的問題,一是IT人手不足,二是知名度和曝光率不高。機緣巧合,他了解到騰訊有個技術公益創投計劃,可以滿足自己的進階需求,於是提出了申請。

「iDOLPHIN」平台上的中華白海豚個體辨識列表。圖/iDOLPHIN

騰訊的第一期技術創投計劃從2021年12月開始招募,經歷申報、評估、公示,有30個專案入圍。當選的專案能拿到30萬元的資助金,並獲得技術開發、人才支持、傳播方面的助力。而這些,恰恰是鄭銳強團隊所需要的。

騰訊很快在內部征集了一批技術誌願者,協助鄭銳強的團隊對微信端的iDOLPHIN小程式進行最佳化升級。這樣一來,微信使用者可以更便捷地上傳自己拍攝到的白海豚背鰭,再由程式進行辨識處理。背鰭照片辨識可以達到平均89.55%的精確度,在高質素照片上精度甚至可以大於95%。

截至2023年8月創投結項,iDOLPHIN平台的海豚背鰭照片已經達到36808張,實作了5個不同族群的個體AI辨識,2698頭中華白海豚有了自己的數碼身份證。

雪豹,怎麽追更容易?

在給愛海豚這樣的團隊提供技術助力之前,騰訊也曾研發過一款針對雪豹的知識科普小程式。最初,騰訊公益只是想開發一款科普類小程式「神秘雪豹在哪裏」,透過知識圖譜技術,將雪豹的各種生活階段、生活區域,以及和它相關的一系列物種,都做了全面的知識關聯。

小程式釋出後,祁連山國家公園保護區的管理方找到騰訊,詢問他們能否再在雪豹研究及保護方面提供幫助。騰訊團隊隨即去祁連山國家公園,展開了田野調查。

和中華白海豚一樣,雪豹同樣位列世界自然保育聯盟瀕危物種紅色名錄的「易危物種」清單中,全球雪豹數量約為7000只。而且,作為處於食物鏈頂端的「旗艦物種」,雪豹的生存狀態還會影響整片區域內的生態運轉。

2023年3月,野外相機在西藏那曲拍攝到的雪豹。圖/山水自然保育中心

據公開數據,全球約有超過60%的雪豹棲息地、40%的雪豹個體分布在中國,但中國境內雪豹棲息地的有效調查面積僅為1.7%,雪豹的保護工作面臨客觀樣本少、數據采集難、分析效率低等諸多難題。

在高原的動物保護工作中,一種常用的手段就是在野外布設紅外相機、采集動物影像。相機的布設和回收本身就要花費很長時間,而且回收後,篩選照片的工程則更加耗時且枯燥。巡護人員需要篩掉大量的空拍,從中找到有雪豹痕跡的影像,再手動記錄下每一張照片拍攝的時間、經緯度座標、海拔、食肉動物痕跡等。

一台紅外相機通常裝有可以維持3至6個月的電池,回收一次,儲存卡上大概會載有兩三千份照片和影片。在重點開展雪豹保護工作的西藏那曲市,共布設有210台紅外相機,回收一次約要面對50萬份檔的篩選。對於當地參與動物保護的牧民來說,僅僅一個物種的一次資料回收,都是極其繁重的工作。

騰訊AI技術團隊與山水自然保育中心雪豹專案組成員在一線調研。

於是,騰訊組建了一支工程師誌願者團隊,涵蓋AI Lab、騰訊雲等隊伍人才,與WWF和一個地球自然基金會、山水自然保育中心合作,為開展雪豹保護工作的機構研發了一款針對雪豹的AI辨識系統。在經歷過多次叠代後,AI辨識系統的雪豹影像級檢出率從70.8%提升至95.5%,精度也由59.1%提升至85.2%。這個系統可以篩掉98%以上的空拍,可辨識物種數目達到31類,物種辨識率超過97%。

有了這個系統,不僅可以更快速、更精準地處理相關數據,而且大大簡化了動保工作模式。

而開發這樣的一套技術系統,對於公益組織而言並不容易。其中一個問題是,捐贈人普遍更願意看到受助物件得到「具體」的幫助,而對於技術這個並不具象的事情缺乏想象和理解。「大眾願意看到自己捐贈的錢幫助一只海龜回到海裏,卻不太能接受機構拿自己捐的錢給海龜做一個監測系統,因為那很難量化。」創投小組工作人員告訴【中國慈善家】。

這也是當前公益組織「數碼化轉型」普遍面臨的難題,這當中有資金的問題,而更大的短板則是技術和人才的稀缺。

雪豹AI辨識系統的操作界面。

技術的裂變效應

在「科技向善」的願景下,2020年12月,騰訊公益慈善基金會釋出「騰訊技術公益」,致力於「以數碼科技為核心能力,透過技術創新與協作,解決社會痛點」。

在這一思路的指引下,騰訊上線了為公益機構提供雲資源、儲存、協同辦公等在內的數碼工具箱,搭建了專門對接技術誌願者和公益機構的誌願者平台,也推出了諸如「銀發青松助手」這樣關照特定群體的APP。

今年5月20日,騰訊公益慈善基金會與騰訊技術公益聯合釋出了【2023年公益組織數碼化洞察報告】,透過對1212家公益機構的深入調研,發現公益機構對數碼化有著巨大的需求。超九成的受訪組織希望在工作中得到數碼化產品、服務、工具的幫助,但只有近半數的受訪組織最近三年才開始使用數碼化解決方案,且大多仍傾向於成本相對較低的投入方式。近四成受訪組織過去一年僅使用完全免費的工具、服務,即使是有付費行為的受訪組織,數碼化工具相關支出占其全年預算的比例也仍然較低。

【2023年公益組織數碼化洞察報告】關於公益組織工作場景的數碼化需求情況調查數據。

針對這一趨勢,騰訊在中國互聯網公益峰會上對技術公益數碼工具箱進行升級,上線行業數碼化服務專區,目前已入駐了14項公益場景SaaS產品,面向公益組織開放免費申請。

截至12月18日,已有512家公益機構申請了工具箱產品,共有1272份公益權益。

工具箱能夠解決一部份公益機構數碼化轉型資源短缺的問題,但如何更好地鼓勵和倡導創新,還需要更大的推動力。

已有512家公益機構申請騰訊技術公益工具箱。

2021年底,騰訊技術公益發起首期創投計劃,共遴選出30個受資助專案,涵蓋應急救災、文化遺產保護、生態環保、科技助老、資訊無障礙五個議題。每個專案提供30萬元的資助,資助周期為兩年,到2023年8月,首批專案結項、資助結束。

區別於傳統只給資金的公益資助模式,技術創投計劃將更多的精力放在了「創」而不是「投」上。在「創」的部份,更多地是從技術角度去看專案的創新性。首先,騰訊會給參與的專案提供一份獨特的資助價值倡導。當專案真正進入評審階段,來自商業或投資領域的評委,會提出一些財務指標或持續性的規劃要求,引導專案方做關於可持續性的思考。

2022年末,第二期創投計劃開啟。這一次,創投計劃團隊將資助方向調整為「實幹組」和「創想組」兩個賽道。「實幹組」主要針對公益組織、科研機構、事業單位、社會企業,他們一般都有比較成熟的公益專案和專註的領域,需要數碼化賦能。

「創想組」則主要面向高校,吸納學生們的公益領域創意,為優秀的專案計劃提供執行基金。資助專案中包括應急NGO、高校、社區三方聯動的救災人才培養體系搭建,VR技術在助老、心理咨詢等方向的套用,城市文化遊戲開發,罕見病AI篩查一體機系統等。創投小組工作人員解釋說,大學生是一支活躍的力量,他們會給公益帶來不同的視角,也蘊含著更多創新的潛力。

共有48個專案入選第二期的創投,其中「實幹組」29個,每個獲30萬元資金;「創想組」19個,每個專案獲2萬元資金。資助期預計到2024年6月底截止。

今年12月,騰訊發起了第三期創投,這次更為聚焦,將支持方向集中到生態保護領域。

從前的技術創投中,入選專案覆蓋應急救災、生態環保、文化保護、兒童關愛、科技助老、資訊無障礙、社會治理、誌願服務等多個領域。在大多數領域,數碼化可以幫助他們提升工作效率、建立線上的影像或檔案數據庫。這是一條相對容易復制的路徑,但也容易出現同質化的問題。

而隨著中華白海豚、雪豹、河貍、海龜、鳥類等多個物種保護專案的鋪開,技術公益創投團隊發現,在生態環保領域,由於不同的物種有著不同的保護方案,「復制」同一項技術將產生裂變效應,產生更大的價值。

2023年8月19日,中華白海豚肖像快閃實驗攝影展吸引了不少民眾參觀。圖/智漁

騰訊也希望透過第三期的聚焦嘗試,在生態環保這個領域做縱深的探索,比如將物種辨識這個子議題的技術能力地做一些延展。

垂直探索的過程分為需求征集和方案轉化兩個階段。從12月1日開始專案申報,持續到1月20日截止。之後,會有一兩個月的評估、梳理需求的時間,預計遴選出約20個專案,每個專案將獲得一至十萬元不等的資助。

騰訊方面希望,將具有共同使命願景的公益機構、科研院所和政府部門聚集在一起,了解到這個領域內各種真實需求和技術痛點之後,再帶著問題去尋找解決方案。

然後,從明年3月開始,將會開啟提供技術方的征集,將技術廠商等新的技術群體吸納進來,共建出一套或者多套解決方案,每個方案預計將獲得50萬至150萬元不等的資助。6月,方案將進入研發階段,開發出來的產品將開放給環保領域的公益機構使用。這也符合今年創投的主題,「共創、共建、共享」。

騰訊技術公益發起人陳妍表示,「我們希望透過這次嘗試,跨越公司的邊界,打破機構之間的壁壘,讓更多人理解技術公益的意義,共同參與技術公益文化的建設。」

作者:龔怡潔

圖片來源:受訪者提供

圖片編輯:張旭

值班編輯:楊永潔