環(huán)球播報:探訪黃河三角洲東方白鸛之鄉(xiāng),AI如何助力候鳥保護?
2023-06-05 18:38:17    第一財經

5月下旬,黃河三角洲自然保護區(qū)內水草豐茂,聚集于此的鳥兒忙著育兒、覓食、休憩,一望無際的濕地景觀令來自都市的人們暫時忘記了日常喧囂,沉浸到獨特的濕地生態(tài)群落氛圍之中。

小心翼翼地走到路邊一處東方白鸛觀測點,遠遠地觀察一根根高壓電線桿上東方白鸛用樹枝搭建的巢。平緩濕地上矗立的高桿,被這種氣質不凡的珍稀鳥類用來替代高大喬木,作為繁衍后代的家的牢固基座。東方白鸛鳥巢寬度最大可達2米,成鳥站在巢旁眺望,從容不凡,有些巢內的幼鳥也會站起來張望,離巢翱翔的日子不遠了。攝影師在草叢中架好機器,專注拍攝珍貴的影像,突然,一只東方白鸛展翅起飛,時而加速高飛,時而向低處滑翔,攝影師一陣陣克制的驚嘆。

東方白鸛是國家一級保護動物,習慣涉水覓食,捕食小魚、蛙類和昆蟲。2月到7月,它們集群到黃河三角洲繁育后代。在這片遼闊的鳥類家園,數百萬只鳥的棲息地,候鳥在大洲大洋間不斷遷徙的澎湃生命故事,在那一瞬間呈現在東方白鸛的飛羽間,引人思考如何與鳥類、與自然和諧相處。六五環(huán)境日到來之際,這份思考對于普通市民和游客而言彌足珍貴,對單凱和他的同事們而言,則意味著堅守和創(chuàng)新的責任。


(資料圖片)

“2003年,第一次記錄到一對東方白鸛在我們這里繁殖,當時沒有經驗,近距離觀察把它們給干擾了。”山東黃河三角洲國家級自然保護區(qū)管理委員會正高級工程師單凱1997年到保護區(qū)工作,他向第一財經回憶起東方白鸛初到保護區(qū)的情形,以及當年的教訓。2005年,終于又有兩對東方白鸛到來,單凱和同事采取了規(guī)范而嚴格的保護措施,“那兩對繁殖了7只雛鳥。僅2022年,黃河三角洲國家級自然保護區(qū)就記錄到152對東方白鸛繁殖成功,是東方白鸛在中國最大的自然繁殖地,保護區(qū)共記錄東方白鸛累計繁殖超過2000多只,所以我們也被稱為中國東方白鸛之鄉(xiāng)?!弊鳛辄S河三角洲自然保護區(qū)成為東方白鸛之鄉(xiāng)的全程親歷者,單凱言語間滿是自豪。

2018年,東營市觀鳥協會提出將東方白鸛作為東營市市鳥的倡議,這一倡議最終被采納。在東營市墾利區(qū)溢洪河生態(tài)濕地此起彼伏的鳥鳴聲中,協會會長郭建三微笑著回憶起往事,他告訴第一財經,“據觀測,今年東方白鸛在保護區(qū)以外的繁殖數量有望達到100巢。觀鳥協會要發(fā)揮民間組織的獨特作用,聯合電力等部門,更好地保護東方白鸛。”

1997年到保護區(qū)工作后,單凱一直從事鳥類的保護和科研工作,東方白鸛種群不斷增大,他總結了兩個原因?!暗谝皇菨竦乇Wo成效體現,特別是2003年以后,保護區(qū)陸續(xù)開展了多項濕地修復工程,濕地面積和質量明顯提升,這是最基本的原因。第二,我們采取了嚴格的保護措施,特別是在東方白鸛的繁殖季節(jié),嚴禁人為干擾,給了東方白鸛安全的環(huán)境。”

保護區(qū)內東方白鸛的密度很高,第一財經記者在現場看到,電線桿上幾乎都有“房客”。電線桿不夠用,保護區(qū)就建起人工巢架,“立一根水泥桿,在上面搭建人工巢基座,吸引東方白鸛筑巢繁殖?!睋蝿P介紹,現在保護區(qū)內監(jiān)測到的利用人工巢架繁殖的東方白鸛有42對,說明這一措施取得了較為顯著的效果。

候鳥保護是一項系統工程,高新科技如何助力保護與科研?作為黃河三角洲自然保護區(qū)的“明星”鳥類、東營市的市鳥,東方白鸛活動范圍大,白天和晚上活動習慣也不同,僅靠人工監(jiān)測記錄,難度非常大。如果利用高科技的力量,實施24小時不間斷監(jiān)控,把東方白鸛的繁殖全過程記錄下來,對我們采取相應的措施還是非常有幫助的。單凱說。

2022年,華為TECH4ALL數字包容項目團隊來到黃河三角洲自然保護區(qū),通過“感知+5G+邊緣AI+華為云”的技術解決方案,助力保護區(qū)進行物種智能識別、數據統計、智慧分析、實時監(jiān)控,為科研、監(jiān)測、保護等提供了創(chuàng)新方法。高科技的參與,讓東方白鸛、黑嘴鷗等珍稀鳥類的保護工作有了更樂觀的前景。

六五環(huán)境日到來前,第一財經采訪拍攝團隊探訪黃河三角洲自然保護區(qū),現場了解保護區(qū)的鳥類生存狀態(tài)、互花米草治理、科普教育以及運用科技手段開展保護與科研等情況。

高科技助力候鳥保護

黃河三角洲國家級自然保護區(qū)位于山東省東營市黃河入???,面積達15.3萬公頃。黃河攜帶的大量泥沙沉積,世界上最年輕的濕地由此誕生并不斷拓展。自然保護區(qū)以保護河口濕地生態(tài)系統和珍稀瀕危鳥類為主要目標,每年遷徙、棲息的數百余萬只鳥,是這片濕地的過客,卻也是主人。正在申報世界自然遺產的中國黃(渤)海候鳥棲息地項目,黃河三角洲自然保護區(qū)即為提名地之一。

全球9條鳥類遷徙路線中,黃河口跨越東亞-澳大利西亞和環(huán)西太平洋兩條線路,是候鳥重要的遷徙中轉站、越冬地和繁殖地。據統計,黃河口自然保護區(qū)有鳥類373種,其中國家一級保護鳥類26種,國家二級保護鳥類65種,占中國重點保護鳥類的24%,有38種超過全球或鳥類遷徙路線上的1%數量,列入國際重要濕地名錄。

目前世界上有15種鶴,其中亞洲有9種,黃河三角洲自然保護區(qū)內就有丹頂鶴、白鶴等7種,是世界上鶴種類最為豐富的地區(qū)。這里的東方白鸛繁殖種群近200對,是中國最大的東方白鸛繁殖地,被中國野生動物保護協會授予“中國東方白鸛之鄉(xiāng)”稱號;黑嘴鷗繁殖種群超過1萬只,是世界三大黑嘴鷗繁殖地之一,也是“中國黑嘴鷗之鄉(xiāng)”。

保護區(qū)范圍之外,也有越來越多的鳥類家園。溢洪河生態(tài)濕地就是東營市觀鳥協會近兩年發(fā)現的位于城市生活污水處理廠區(qū)域的“生態(tài)寶地”,5月底,有40多種鳥類在這塊濕地棲息繁衍,水中小島裸露的泥灘上遍布鳥巢,能看到反嘴鷸、黑翅長腳鷸、普通燕鷗,以及斑嘴鴨、綠頭鴨、鳳頭、小等鳥類,鷺鳥種類也很多。生態(tài)環(huán)境越來越好,鳥類的生存空間也逐步拓展?!叭锁B共家園是一個很美好的境界。大家經常說鳥語花香,鳥語靠的是大環(huán)境,只有大環(huán)境好了,鳥類才會到你身邊,與鳥相伴,生活的美好的境界,大家都可以理解?!惫ㄈf。

候鳥的種類和數量,以及覓食、繁殖等活動情況,都是鳥類監(jiān)測調查的內容,也是濕地保護領域的重要數據信息。此前,保護區(qū)內數量巨大的鳥類都是被專業(yè)人員一只只“數”出來的。想要數清楚,需要長期積累的專業(yè)能力、多種野外觀察方法與科學的計算。如果能將監(jiān)測識別鳥類的工作交給計算機來做,利用大數據和AI解放鳥類監(jiān)測工作,鳥類保護與科研將得到大幅推進。第一財經記者現場探訪發(fā)現,在黃河三角洲自然保護區(qū)的水鳥保護及棲息地調查工作中,人工智能等科技手段已經成為不可或缺力量。

近幾年,保護區(qū)運用互聯網、大數據、物聯網、遙感、雷達、無人機等科技手段,建設起天空地一體化的監(jiān)測網絡,打造全方位的保護區(qū)監(jiān)管體系。2022年,華為TECH4ALL數字包容團隊與保護區(qū)的合作讓這一體系再進一步。

在黃河三角洲生態(tài)監(jiān)測中心的大屏幕上,第一財經記者看到實時監(jiān)控記錄的鳥類活動場景。在黑嘴鷗親鳥呵護下活動覓食的雛鳥,看起來還有些笨拙,尤其可愛?,F場工作人員介紹說,以前靠傳統人工方法發(fā)現和記錄這些場景很難,有了TECH4ALL項目, 收集、處理這些信息非常方便。工作人員調出此前拍攝的東方白鸛孵化幼鳥和集群覓食的畫面,以及從2003年到去年在保護區(qū)繁殖的幼鳥數量圖標,可視化信息呈現迅速而精確。

AI如何識別鳥類?

“目前信息化技術已經比較成熟,我們想這些技術是不是可以應用在鳥類保護領域,這是我們的需求,去跟華為談,一拍即合?!眴蝿P表示,TECH4ALL生物多樣性監(jiān)測項目是華為無償提供給黃河三角洲保護區(qū)的公益項目,目前運行穩(wěn)定。

TECH4ALL數字包容項目由多方合作共同推進而來。作為項目合作方之一,創(chuàng)視智能科技(南京)有限公司執(zhí)行董事魏標告訴第一財經,“我們公司從2017年開始做生物多樣性監(jiān)測,而華為有強大的數字賦能的能力,我們結合保護區(qū)的需求,提供基于生物的AI識別,于是啟動了這個項目。”

談及參與生物多樣性保護監(jiān)測項目的經歷,魏標感慨,以前“數鳥”是非常艱苦的工作,他特別欽佩單凱這樣長年堅守的科研工作者,“用AI技術加上動態(tài)分析,很好地減輕了科研人員的野外工作量,讓他們在辦公室就能完成原來必須在野外做的工作,對他們的幫助應該是很大的。”

2022年上半年,項目組經過多次溝通與考察確認了保護區(qū)的需求?!叭ツ?月份立項,8月基本確認了整套實施方案的細節(jié),采用了華為的攝像頭,高變倍低光照,能很好地可以捕捉到鳥類(影像數據)。9月開始實施,10月平臺上線,效率還是很高的,是全國范圍內第一個能在這么短時間內立項并上線的平臺?!?/p>

魏標告訴第一財經,TECH4ALL數字包容項目充分利用了5G傳輸技術,結合回傳數據搭建起生物多樣性監(jiān)測平臺。“可以提取有效數據,轉化成相應的圖表,從而快速支撐保護區(qū)的工作?!蔽簶苏f,通過TECH4ALL平臺,“可以看到鳥類數據已經有了明顯遞增,現在我們識別到各種鳥類25000余次”。

從體長可達128厘米的東方白鸛,到30多厘米場的黑嘴鷗,鳥類形體差異極大。智能識別充分利用AI的多尺寸識別技術,“既可以捕捉到非常小像素的畫面內容,也可以捕捉1080P及以上像素的鳥類成像,進而加以AI分析。多尺寸識別是我們公司的核心技術”。魏標解讀智能識別與數據統計的難題與解決方案。

“我們依靠AI神經網絡算法和深度學習技術的融合,在保護區(qū)各位專家對鳥類識別技術的指導下,通過不斷迭代優(yōu)化,大概用半年的時間把鳥類識別的精準度從原來的60%多提升到90%多,得到保護區(qū)認可,他們把項目成果也用在一些科研工作的數據支撐上?!蔽簶吮硎?,通過AI監(jiān)測,能識別到保護區(qū)東方白鸛“什么時候開始有數據,什么時候又沒有數據,實際上能反映出東方白鸛在整個遷徙過程中的種群狀態(tài),這是在東方白鸛保護上的一個應用?!?/p>

展望技術與系統的發(fā)展趨勢,魏標說,AI的發(fā)展需要大量數據沉淀、數據應用,它在鳥類監(jiān)測中的應用發(fā)展也是如此。“我們現在也在做大的模型,它可以分辨現有數據庫里的鳥類,也可以像人的大腦一樣去思考,就是知道這是鳥,但是不一定能叫上名字,AI的發(fā)展也會是這樣的過程?!?/p>

與人的認知過程類似,AI也將在鳥類識別領域經歷由點到線再到面的認知過程?!癆I需要感知更大的區(qū)域,才能得到更全面的結論。比方說在我們現有的點位,大概能知道這個點位鳥類的習性,假如各個點位能穿成一條線,就能知道整個保護區(qū)鳥類種群的變化,假如能覆蓋全國,就能知道全國種群的變化。鳥類種群的變化,是反映生態(tài)環(huán)境變化的最直觀的指標之一。”魏標的解讀圍繞專業(yè)展開,道出科技助力生物多樣性保護的路徑和目標。

生物多樣性識別技術的成熟,也蘊藏著商業(yè)潛力,“當AI感知能力能滿足科研、機場、養(yǎng)殖等領域對數據要求的時候,商業(yè)價值是蠻大的,比方說機場,可以從原來的驅趕鳥轉變到保護鳥?!蔽簶吮硎?,創(chuàng)視智能已經聯合華為推出了端云識別方案,可以應用在相機里,快速感知機場等處的鳥群情況?!拔覀児镜膶iL是AI分析,華為的基礎能力加上我們的AI能力,這個產品是非常完整、前沿,又是全部國產化的,所以能迅速落地應用?!?/p>

數字包容助力可持續(xù)發(fā)展

單凱告訴第一財經,在保護區(qū)試點取得初步經驗的基礎上,希望鳥類識別、智慧監(jiān)測的技術應用能向更大范圍推廣?!斑@個項目是用科技的力量來保護自然,也可以面向公眾進行社會教育,在很多領域都能發(fā)揮作用”。

除了黃河三角洲自然保護區(qū)以鳥類為主的生物多樣性監(jiān)測項目,創(chuàng)視智能與華為還合作完成了2021年北京市生物多樣性監(jiān)測項目,“使用華為的ModelArs架構,為北京市的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了最底層的數據支撐”。此外,在海南的一座海島,雙方還合作完成了綠海龜監(jiān)測保護項目,“利用綠海龜夜間上岸、趨光的習性,使用華為夜間全彩相機和我們的AI技術,只要海龜夜間上岸,我們都能監(jiān)測保護,使海龜的產卵數量提高,項目已經得到了保護區(qū)的認可”。

生物多樣性保護是華為數字包容戰(zhàn)略的重點方向之一。4年前,華為提出數字包容戰(zhàn)略和倡議,“希望用數字技術助力聯合國可持續(xù)發(fā)展目標的實現”。華為中國戰(zhàn)略市場部品牌部部長周建國告訴第一財經,“我們重點關注森林、海洋、濕地這幾個重要的場景,一方面它們的生物多樣性非常豐富,同時也是降碳固碳的重要的陣地?!?/p>

他表示,在東營黃河三角洲自然保護區(qū)支持TECH4ALL生物多樣性監(jiān)測項目,初心是希望用華為相對比較擅長的數字技術,解決生物多樣性保護的痛點,“比如數據采集,就可以通過攝像頭取代傳統的人力。我們在保護區(qū)現場看到的一些場景和展示,表明保護模式正在向數字化、智能化的方向演進。”

周建國希望以黃河三角洲自然保護區(qū)項目為示范,讓更多自然保護區(qū)和國家公園的保護工作走向數字化、智能化。他認為,生物多樣性監(jiān)測還處于起步階段,目前數據量偏小,缺乏標準和頂層設計?!拔覀兿M鞣桨ㄕ⑿袠I(yè)、企業(yè)能夠共同推動標準化,建立起統一的規(guī)范?!?/p>

近年來,華為也參與了歐洲、南美洲和東南亞地區(qū)的多個生物多樣性保護項目,“比如說熱帶雨林的保護、北歐稀有物種的保護等,在生態(tài)保護領域,全球都在共同發(fā)力。對我們來說,對生態(tài)文明建設的認知會越來越深,會把它提到一個非常重要的位置。”周建國認為,在這一領域,中國有自己的獨特優(yōu)勢,就是在數字技術領域包括數字基礎設施的建設和創(chuàng)新上面,目前走在全球前列。隨著我們在數字技術、數字基礎設施上持續(xù)引領全球產業(yè)的發(fā)展,有希望把它們和生態(tài)文明建設、生態(tài)保護、生物多樣性保護高度結合起來,這將進一步推動我們走在更前面,能夠引領全球這一領域的發(fā)展。

(文章來源:第一財經)

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