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合作契机

热带雨林被称为“地球之肺”,吸收全球约30%的二氧化碳,对于缓解全球气温变暖有着巨大帮助。它充满生机,用仅覆盖6%的地球表面,养育过全球一半以上的动物和植物,为维护物种多样性做出了卓越贡献。但是在今天,我们已经失去了地球一半以上的原始雨林。
Rainforest
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在哥斯达黎加,有一群保护雨林的护林员。他们每天穿梭在丛林中,依靠这里自然的力量,去熟悉山脉,了解雨林秘境。但是,在雨林中工作并不容易,他们需要克服很多自然环境带来的不便,耗费大量的时间与体力各处巡视,以防盗伐行为发生。

几年前,Rainforest Connection(RFCx)雨林保护组织的创始人Topher White机缘中参加了印度尼西亚保护长臂猿的志愿者行动。在这次行动中,他深刻意识到如果没有有效的工作方法,仅靠人力来寻找并阻止伐木行为,其实非常耗费时间且效果不理想。于是,他开始尝试通过将大量回收华为的旧手机升级改造为太阳能雨林监听设备,分散部署在丛林多处。这样的监测系统可以在有盗伐行为发生时,给当地护林员发出定位警报提醒,帮助他们快速有效地进行搜查。

但由于面临着庞大数据管理与算法优化等挑战,他们也需要系统性的技术支持来提升创新方案。于是,华为开始与Rainforest Connection (RFCx)展开一系列密切合作,开发包括采集设备、存储服务、智能分析的创新平台。

客户简介

Rainforest Connection,是由ITER物理学家和软件工程师Topher White于2014年创立的非政府组织,已经在美国、秘鲁、巴西、哥斯达黎加、罗马尼亚、玻利维亚、巴西、印度尼西亚、厄瓜多尔、喀麦隆、南非等地建立了项目。该组织通过将废弃手机转换为太阳能监听设备,在热带雨林中检测电锯的声音并发出警报,进行实时干预,以保护热带雨林免遭非法砍伐和盗猎。

发展历程与挑战

针对原来雨林组织的电锯监测模型,华为通过在真实环境中的应用来不断调整模型精度。在投入初期,雨林组织反馈蚊子的声音经常被误报成电锯声,其实人耳也很难分辨出这两种声音。对这类误报数据,华为开始利用有蚊子声音数据对模型进行重新训练。经过反复测试与提炼,最新的模型应用可以探测到96%的电锯事件。

盗伐行为的发生,不仅使我们失去保贵的原始森林,更威胁着以蜘蛛猴为代表的濒危物种的繁衍生息。蜘蛛猴不仅稀有珍贵,它们还是播种能手,可以通过将植物种子分散到各处帮助树木繁殖,是维持整个哥斯达黎加雨林的生态的重要角色。

保护它,首先需要找到它。在这么大一片丛林中,找到蜘蛛猴真的很难。生物学家每次通常需要花费一整天去追踪蜘蛛猴的踪迹,Ruth就这样做了一年,她觉得工作效率很难提高,而且一天下来很疲惫。为了更好更高效地保护蜘蛛猴,华为与Rainforest Connection (RFCx)携手,构建了蜘蛛猴语言智能分析模型,通过AI技术来识别它的叫声并实时发送精准定位。

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但在项目初期,AI 模型识别蜘蛛猴声音也遇到了不少挑战,主要有两点:首先,雨林组织提供的蜘蛛猴声音样本太少,而且很少有人听过,AI 模型没有足够的学习样本;其次,蜘蛛猴叫声是一种变长声音事件,即持续时长不固定,而且蜘蛛猴叫声又可以细分为3类,每类叫声之间又有不小的差异,这些类别之间也是样本及其不均衡。

针对这些问题,华为云AI 技术团队将少量样本与雨林环境进行叠加,生成大量接近真实环境的数据缓解样本过少的问题。然后从“时域”和“频率特征数量”这两个层面着手,将模型的时间检测窗口从1秒降低到了500毫秒,在频率这个范围,频率的特征数量从40提高到96,大大提升了模型检测准确性。

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为了更好地帮助AI工程师对蜘蛛猴模型的优化和训练,华为的“动物语言翻译师”会从雨林收集到的声音音频里面,准确地标记出蜘蛛猴声音出现的起止时间。她用一个词来概括了自己的工作角色——AI模型饲养员,因为被她标注的声音数据可以帮助AI模型可以更精准地识别和学习。

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价值分享

目前电锯监测模型与蜘蛛猴声音模型,已经在不同的国家和地区分开部署。虽然蜘蛛猴模型的召回率尚未得到相关数据反馈,但当地团队的反应都是非常积极正面的。生物学家Ruth可基于这样的数据分析来创建蜘蛛猴的分布图,以精确预测其活动行径。通过更好地了解他们的行为模式,他们可以改善研究和保护工作。

电锯监测模型目前已分布在不同的国家进行应用,当地的护林员Juan表示,他现在每天要行走的范围越来越小,但是却可以保护到更广阔的土地。随着模型的不断改善与优化,发生错误警报的情况也越来越少。

可见,有了AI科技的助力,对于远在雨林的护林员与生物学家们而言,守护他们所热爱的这片绿色土地,不再是一个人的战斗。期待更多的伙伴加入,共同努力,积小行动,谋大进展,最终实现科技普济天下,构建万物互联的智能世界。