野生動物中國研發動物刷臉辨識 成保育新利器 秦嶺金絲猴識別率達94%

中國研發動物刷臉辨識 成保育新利器 秦嶺金絲猴識別率達94%

中國研發出猴臉識別系統,能夠精準識別川金絲猴。圖片來源/CCTV


人臉辨識技術已經廣泛用在現今的科技產品中,甚至有廠商研發出專門為狗狗設計的鼻紋辨識,但類似的系統卻難以運用在野生動物上。近期中國卻研發出一套「猴臉識別技術」,讓秦嶺的川金絲猴有「身份證」,識別率更高達94%!這項技術不僅已經能記錄川金絲猴的族群分布,後續預計將應用在動物保育的研究上,成為保育的新利器。

綜合中媒報導,金絲猴(學名:Rhinopithecus)主要分布在亞洲,底下的五種金絲猴皆為瀕危物種,其中三種(滇金絲猴、黔金絲猴、川金絲猴)分布在中國的西南山區。西北大學有一批專門研究金絲猴的團隊,長期在野外展開追蹤研究,20年前才在秦嶺山系中發現川金絲猴,並且長期以人工標記、記憶方法來進行物種的觀測,以便規劃後續的保育行動。

研究團隊指出,傳統上採用人工標記、人工記憶兩種方法。人工標記容易對金絲猴產生傷害,而人工記憶往往需要相關專業人員蹲點觀察1到2個月才能辨識出川金絲猴個體,但這種方法既浪費時間又容易混淆。為了解決類似問題,西北大學郭松濤教授與AI人工智慧的專家合作,利用神經網路原理,打造出一套「猴臉識別系統」。

郭松濤指出:「以前有人依據老虎的斑紋、斑馬的條紋來進行識別,但是我們想要研發出一套不依賴於物種的特點來進行個體的辨識。最後我們以面部作為一個切入點,經過演算法的開發、模型的研發,實現了在野生條件下對個體的檢測、追蹤以及對面部的識別這三步。這三步實現之後,現在這樣一套動物面部AI識別系統就實現了。」

系統能辨認不同的川金絲猴個體。圖片來源/研究團隊提供


與人臉識別技術相似,研究團隊輸入了數十萬張猴臉照片給人工智慧識別,建立川金絲猴個體的身份資料庫,最終掃描、比對、識別。目前猴臉識別技術處於實驗推廣階段,可識別約200隻川金絲猴,識別成功率達到94%。

這套名為「Tri-AI系統」的川金絲猴臉部辨識,顛覆了過去依靠動物個體特徵(斑紋、顏色、傷疤)或者人為標記特徵(如烙印、刺青、染色、無線電項圈)的傳統方法,只需拍攝到川金絲猴的臉部,就能進行準確的身份識別和連續追蹤採樣。研究團隊指出,這套系統能夠打造「無觀察者干擾」的動物研究,讓未來的研究更加精準。

郭松濤指出,整個過程最困難的還是建立猴臉資料庫,因為川金絲猴不可能按照研究人員的意願接受拍攝,獲取資料的過程相當複雜且麻煩。他解釋:「我們需還要數量更多、質量更高的個體圖像樣本,來提高識別率,目前的目標是拍攝出13萬張川金絲猴的照片,每隻川金絲猴拍攝80到200張不同角度的照片。」


Tri-AI系統不僅可以應用在川金絲猴身上,只要研究人員輸入相對應資料,也可以識別另外41種靈長類。郭松濤認為,該技術極大的提高了動物個體資料分析效率,為動物學研究提供新的技術方案,未來在進行野生動物保育工作時也有了更加強力可靠的利器。郭松濤解釋,未來研究團隊計畫將系統應用在不同行業中,例如區分野外、圈養兩種不同條件下識別動物的不同應用場景,進行更進一步的識別功能的研發,在精準完成動物辨識的基礎上實現動物保護、飼養、繁殖和研究的管理。

郭松濤補充:「比如圈養動物的管理、農養家畜的管理和寵物管理,比如東北虎這種大型貓科動物的管理,我們很難接近它,就可以通過這種攝像設備對東北虎、華南虎這種貓科動物管理,來鑑定牠目前在哪一個區塊,是哪個個體。」

該研究成果以「Automatic identification of individual primates with deep learning techniques」為題,發表於CELL旗下綜合性期刊《iScience》上。這項技術目前已經獲得3項中國國家發明專利,並且受到國家自然科學基金會、中國科學院、陝西省科技廳、陝西省林業草地局等機構的大力支持。

以人工智慧來辨別動物並不是新概念,去(2020)年11月美國卡特邁國家公園(Katmai National Park)也與兩位工程師合作,開發出一套能夠利用 AI 辨識棕熊的系統「BearID」,但辨識程度度僅有84%,辨識能力還不及人工速度。今年1月,非洲加彭共和國也開始利用人工智慧辨識出25種以上的物種,準確率高達96%,但主要是辨別移動的動物族群,而非個體。

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