🚞 🙎🏽 🐹 人工智能将保护海豹和白鲸 💌 🚵 🧒

在阿拉斯加的冷水中，人工智能（AI）帮助研究人员营救濒临灭绝的动物。随着航运业的发展和港口建设的扩大，科学家们正在与环保主义者和当地居民合作，为鲸鱼和海豹的生存而战。

当艾琳·莫兰德（Erin Moreland）梦想成为一名动物学家时，她想象自己会坐在岩石上多长时间，绘制海豹和其他海洋动物的素描。本来可以帮助她更好地了解他们的生活并保护他们的环境。

相反，她一直坐在电脑屏幕前，被迫查看数千张海冰的航拍照片，试图寻找阿拉斯加水域中的生命迹象。她和她的团队花费了大量时间对接收到的数据进行分类，因此，在发布之时，该信息已经过时了。

她回忆当时的想法：“必须有一种更有效的信息处理方式。” -科学家应该摆脱这种常规，使他们可以专注于研究动物及其种群可能面临的挑战。由于需要在此类劳动密集型任务上花费大量时间，因此很难完成主要任务。”

艾琳·莫兰（Erin Moreland）。NOAA图片

找到了更有效的方法。这个想法的产生是完全出乎意料的，它的出现是由于Moreland西雅图办事处的窗户上的景色及其在陪审团中的职责。今年春天，她与来自美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的其他科学家一起，将使用人工智能来监测白鲸，海象，北极熊和其他动物的濒危物种。现在它将节省有关信息分析的多年工作，并将重点放在确保这些信息落入保护动物的正确手中。

研究团队训练了AI工具，以区分岩石中的海豹和机器噪音中的鲸鱼哨声。这将提供一个了解海洋哺乳动物行为的机会，这将增加它们在冰层融化中的生存机会以及人们活动的增加。

Moreland的项目结合了AI技术，4月和5月在阿拉斯加北部Beaufort海周围飞行的NOAA涡轮螺旋桨飞机上的先进相机，对照片进行扫描和分类以对海豹和北极熊种群中的个体进行计数。现在，可以在几个小时内调整数据，而不是像以前那样几个月。她的同事，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的同事曼努埃尔·卡斯特洛（Manuel Castellot）将能够对散布在库克湾底部的设备中的记录应用类似的算法。这将有助于快速了解白鲸的数量减少如何过冬。

数据将由科学家验证，进行统计分析，然后发送给专家，例如NOAA阿拉斯加资源保护局助理区域管理员John Courland。

科学家Manuel Castellot（右）每年春天和秋天都要去阿拉斯加的库克湾，从海底收集麦克风。他们是与他们的团队一起进行设备测试的第一人，并对其进行了相应的调整，以使麦克风漂浮在水面上。然后他们将他带上船，从他那里下载数据，然后将他送回海底，麦克风将在接下来的六个月里收听。（海洋保护研究的Daniela Huson摄）。

库兰郡朱诺办事处负责监督整个州及周边水域的海洋哺乳动物保护和恢复计划。它还有助于指导联邦机构签发各种许可证或采取任何可能影响濒临灭绝的哺乳动物生计的行动。

在白令海中存在的四种海豹物种中，lahtak，环斑海豹，斑点海豹（larga）和条纹海豹（l鱼）中-前两种属于数量下降的物种，也就是说，在不久的将来它们可能会濒临灭绝的动物类别。生活在库克海峡的鲸鱼已经是濒临灭绝的物种。它的人口总数只有279人，而30年前大约有一千人。

鲸鱼生活在彼此隔离的单独的群体中。这些群体不会杂交，也不会离开栖息地。因此，正如Castellot所警告的那样，另一个人以后将取代灭绝物种的机会是无效的。 “其他白鲸将无法在那里生存，因为他们对该地区不熟悉。他说：“我们可能永远失去这种生物多样性。”

Kurland办公室已提出建议，以减少人类活动对人口的负面影响，例如建立领土或运输活动。它们包括在穿越这些哺乳动物和哺乳后代期间拒绝在某些地方进行此类工作，但是这些要求通常缺乏及时的数据。

库兰德说：“有时我们甚至没有基本信息，因此获得此类数据将使我们更加清楚地了解保护这些人群的可能反应类型。” “在这两种情况下，无论是鲸鱼还是海豹，这种信息都是由最先进的科学代表的，它能够填补我们知识的空白。”

艾琳·莫兰（Erin Moreland）于2007年进行了她的首次探索，她乘坐破冰船从直升机上飞来飞去。科学家收集了90,000张照片，并花了数月的时间对它们进行解密，以获取200张海豹的照片。给出不准确的数据是一项非常繁琐且费力的任务。（照片由NOAA提供）。

AI项目始于多年前，当时莫兰德坐在NOAA西雅图海洋哺乳动物实验室的电脑屏幕前，横跨华盛顿湖，计划将微软总部设在华盛顿州雷德蒙德。她认为必须为她的问题提供某种技术解决方案，但她不知道该向谁寻求帮助。

当2018年担任陪审团成员时，她很幸运，她偶然听到了两名陪审团法官谈论AI。她向他们介绍了她的工作，因此从Microsoft AI for Earth来到Dan Morris。他建议将这项任务放在夏季黑客马拉松上，届时一周，软件开发人员和工程师将与从事特定项目的团队竞争。十四位Microsoft工程师已签约以解决此问题。

莫里斯说：“在野生动植物保护领域，成千上万的科学家从事例行工作，看图片和听录音。” -远程设备允许您收集各种数据，但是科学家仍然不得不为如何使用它们而困惑。为图像添加注释所花费的时间不仅浪费时间，而且还失去了这些数据的相关性。”

莫兰德的想法比最初出现的要复杂。尽管有很多模型可以识别照片中的人物，但他们都找不到图章，尤其是在实时航拍时。尽管如此，NOAA专家分类的成千上万个样本以前曾帮助训练该模型来识别哪些照片和录音与哺乳动物有关。

莫里斯说：“部分问题是已经有20 TB的累积的冰照片数据，不可能在笔记本电脑上使用这样的阵列。” “我们每天将硬盘驱动器转移到西雅图和雷德蒙德。”但是云使我们能够立即处理所有这些阵列并训练AI模型。因此，借助Azure技术，我们解决了数据问题。”

您能在这张航海图上辨别（左）吗？查看热图像（在右侧），然后返回第一张照片-您现在看到它们了吗？人工智能可以帮助NOAA科学家对图像进行分类（NOAA提供的照片基于冰融化期间在阿拉斯加海岸Kotzebue湾的观测结果，这迫使海豹比以往更多地聚在一起）。

2007年，直升机进行了首次海豹直升飞机侦察。科学家收集了大约90,000张图像，并花了几个月的时间扫描它们，才发现200张海豹。该过程非常费力，并且结果不准确。

海豹分开生活，使它们难以在图片中识别。进行侦察也不是一件容易的事，因为飞机必须飞行得足够高，以免动物被吓到并跳入水中，但另一方面，飞行器必须足够低才能获得高分辨率的镜头，例如，科学家可以将环形海豹与普通海豹区分开来。阿拉斯加的阴雨天气使数据收集更加困难。

通过在更高高度的改型飞机上同时使用热像仪和彩色相机，可以大大改善随后的观察结果。但是即使在这种情况下，脏冰的影响和反射也使得很难区分图片中的单个动物。

另一个问题是人力资源。由于2016年进行了监视，因此获得了100万对热图像和彩色图像，而先前的软件减少了316,000个活动站点。科学家不得不手动对它们进行分类和分类。对于从事此工作的三名员工，花了六个月的时间。

条纹海豹或l鱼很少上岸。当夏季开始融冰时，它们漂浮在北冰洋中，直到秋天再次形成冰原（NOAA提供）。

Lahtaks的生活以海底为生，铁的沉积物染上了脸（NOAA提供）。

环状的海豹建造了冰洞，以将幼崽隐藏在北极熊中。只能从水进入此类避难所（NOAA提供的照片）。

Larga或杂色海豹类似于岛海豹，但与后者不同，它们产生后代，并花费时间在浮冰上而不是在地面上蜕皮（NOAA提供）。

当摩尔兰德（Moreland）与她的同事分享有关该项目使用AI解决其问题的功能的信息时，事实证明Castellot面临着类似的问题。

, . , : , , . , : , -. ( Daniela Huson with Ocean Conservation Research).

每年春季和秋季，卡斯特洛特都会从西雅图飞往安克雷奇，乘船出海，从库克湾底部15个点安装的麦克风中取出，卸载它们的数据，然后将这些设备扔回海中。在接下来的一年中，他们和团队将花力气对每种声音进行分类，以确定哪些哨声和尖叫声属于白鲸，哪些座头鲸和哪些虎鲸，无论吼叫来自飞行飞机还是帆船，以及从破冰或冰沙声中发出crack啪声。从建筑工作。

自然，几乎没有时间进行鲸鱼通讯本身的分析和解码。
鲸鱼在声音的引导下使用回声定位来移动，尤其是在库克湾，那里一年中大部分时间都是黑暗的，冰川融化使水变得更加浑浊。这种声音在水下放大了数倍，可能会使动物迷路，并导致无法确定底部的位置，跟随羊群，捕捉猎物或听到捕食者（例如虎鲸）的声音。如果幼崽听不到母亲发出的喀哒声和哨声，他可能会落后而死。

人类活动产生的声音掩盖了鲸鱼用来寻找食物或彼此寻找食物的关键信号。卡斯泰洛特说：“这也不利于繁殖，如果他们不能进食，交配和繁殖后代，就不可能增加人口。”

问题在于，安克雷奇是货船以及军事和商业飞行的重要枢纽。港口扩建还意味着要驶入新码头的桩基。现在，库克湾有17条环形输油管道。另外，冰川出口需要清洁，以便运输通道可操作。噪音淹没了鲸鱼的啸叫声和尖叫声。

白鲸有时因其发出的声音范围广而被称为海上金丝雀。（照片由David Merron Photography / Getty Images摄影）。

与Microsoft合作，Castellot设法开发出一套可靠的算法，该算法在记录日志中显示与手动分类的99％对应。该小组正在开发一种新技术，该技术应使该过程更加高效。
Castellot认为，由于气候变化使人类活动向北扩展，因此有必要开展此类工作，以对其他鲸类种群实施保护措施，这些鲸类在未来几十年内也可能会受到噪声污染。

库克的白鲸人口很少，集中在阿拉斯加人民居住的地方附近。因此，与发展和发展有关的活动可能对他们构成巨大威胁。 “密封件生活在人类活动影响较小的更广阔的开放空间中，因此气候变化对其构成了主要危险，当然，减少这些危险更加困难。”

“研究过的海豹物种在浮冰上觅食并照顾它们的后代，他们每年春季都在那里蜕皮，因此这些动物高度依赖于冰的状态。鱼（或条纹海豹）几乎很少上岸，并且在夏天冰融化时，它们游入海洋，直到秋天冰再次形成。因此，全球变暖对北极和北极地区具有最大的负面影响，”莫里斯说。

她认为，对海豹种群及其分布数据的分析将使迈出第一步，了解他们如何应对环境变化以及生存的需要。

鲸鱼仅生活在北冰洋和附近海域，例如白令海（David Merron Photography / Getty Images摄影）。

“我们生活在瞬息万变的时代，我们需要竭尽全力保护我们的自然资源，”汤姆·格雷说，他是当地部落的代表，该部落通过网捕白令海东部的白鲸。凭借他的知识和经验，他为Castellot团队在库克湾捕鲸和在其上安装吸盘传感器提供了大力帮助。

他说，当格雷很小的时候住在阿拉斯加的诺姆市时，“西北通道没有船只驶过我们。 “一年中有数百艘船经过，很可能在不久的将来会有成千上万艘。”

“在阿拉斯加，我们有白鲸，驼鹿，加拿大鹿以及我们经常谈论的所有这些独特的动物。但是我不确定我们的人民是否拥有维持这些动物种群健康所需的一切。现在我们正在输掉这场战斗，这些物种很可能会永远消失。我们需要科学家和创新者来保护这些动物，并防止它们从地球表面消失。”

人工智能将保护海豹和白鲸

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