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　　穿上沖鋒衣、戴上遮陽(yáng)帽與手套、背上照相機(jī)、拿上記錄本，天剛蒙蒙亮便上山，行進(jìn)在秦嶺森林中……高琪的早晨多是從追尋川金絲猴的蹤跡開(kāi)始的。

　　高低起伏的山坡上布滿了大大小小的石塊枯枝，遇到河灘溪流就只能踩著石塊小心翼翼摸索過(guò)去�；�倒、摔跤都是家常便飯。有些地方山勢(shì)太過(guò)陡峭，就拽緊旁邊的野草樹(shù)枝往上爬。

　　長(zhǎng)年累月朝夕相處

　　甚至叫得出每只猴子的名字

　　在秦嶺深處綠綠蔥蔥層層疊疊的叢林間，生活著數(shù)千只國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物川金絲猴。如何準(zhǔn)確、快速地對(duì)這些國(guó)寶進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，并據(jù)此開(kāi)展保護(hù)，一直是全世界動(dòng)物學(xué)家向往但又無(wú)法突破的瓶頸。

　　西北大學(xué)郭松濤教授帶領(lǐng)的金絲猴研究團(tuán)隊(duì)，與本校和西安電子科技大學(xué)的圖像識(shí)別研究團(tuán)隊(duì)深度交叉融合，共同研發(fā)的“猴臉識(shí)別技術(shù)”成功實(shí)現(xiàn)對(duì)野生個(gè)體準(zhǔn)確身份識(shí)別，在試驗(yàn)階段便早已火上熱搜。新華社、央視等媒體紛紛點(diǎn)贊關(guān)注。

　　2021年4月中旬，記者一行走進(jìn)秦嶺南麓大坪峪的高山密林，探訪了西北大學(xué)秦嶺金絲猴研究團(tuán)隊(duì)設(shè)在佛坪的野外研究基地。

　　基地的投擲場(chǎng)選擇在一塊空曠地帶的山坡上。高琪在這里接待了記者一行。她是郭松濤教授的學(xué)生，也是西北大學(xué)金絲猴研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)進(jìn)山采集春季樣本的成員之一。

　　高琪說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)在四周的樹(shù)木上安裝了10余臺(tái)GoPro(美國(guó)運(yùn)動(dòng)相機(jī)廠商。因其生產(chǎn)的相機(jī)被許多極限運(yùn)動(dòng)團(tuán)體廣泛運(yùn)用，因而“GoPro”幾乎成為“極限運(yùn)動(dòng)專用相機(jī)”的代名詞)和音箱等設(shè)備，用于定位及錄制音視頻，借此監(jiān)測(cè)分析金絲猴的行為動(dòng)態(tài)。當(dāng)?shù)叵驅(qū)��?huì)定時(shí)在此投撒食物，將這一帶的金絲猴種群吸引過(guò)來(lái)。

　　果然，當(dāng)向?qū)�撒出玉米粒后不久，一團(tuán)團(tuán)閃亮的金黃色就開(kāi)始在前方的山林里到處晃動(dòng)，“噫—噫—”“吱—吱—”的叫聲此起彼伏。 “美猴王”越聚越多，覓食、嬉戲、打鬧……一時(shí)間山坡上便熱鬧起來(lái)。

　　對(duì)于川金絲猴數(shù)據(jù)的采集，僅在研究基地是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，前不久再次見(jiàn)到高琪時(shí)，她告訴記者，研究團(tuán)隊(duì)的足跡已經(jīng)踏遍了洋縣、周至、太白、寧陜等縣的秦嶺林區(qū)。從早上6點(diǎn)到晚上8點(diǎn)半，一天里絕大多數(shù)時(shí)刻都守著猴群，遮風(fēng)擋雨就是一個(gè)簡(jiǎn)易的塑料棚子。

　　川金絲猴群往往生活在人跡罕至的叢林深處，普通人即便有向?qū)В�在山里找上幾天，也可能“連猴毛都看不到”。研究團(tuán)隊(duì)成員和金絲猴長(zhǎng)年累月朝夕相處，不僅熟悉它們的氣息和脾氣，甚至叫得出每只猴子的名字，這讓人不得不拍手稱奇。

　　猴臉識(shí)別應(yīng)用范圍大大拓展

　　家犬、東北虎、獅子等都可精準(zhǔn)識(shí)別

　　研究的前提必然是數(shù)據(jù)的收集。研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期開(kāi)展野外跟蹤研究，經(jīng)過(guò)20余年艱難實(shí)踐，已實(shí)現(xiàn)了對(duì)野生川金絲猴的近距離觀察和個(gè)體識(shí)別。

　　但傳統(tǒng)采用的人工標(biāo)記或者人工記憶的方法，往往需要專業(yè)人員蹲點(diǎn)觀察一兩個(gè)月才能把動(dòng)物個(gè)體分別開(kāi)來(lái)，既浪費(fèi)時(shí)間又很容易相互混淆。

　　“在沒(méi)有猴臉識(shí)別技術(shù)之前，從一個(gè)新手到可以順利觀察記錄目標(biāo)金絲猴群數(shù)據(jù)，從一只猴子都不認(rèn)識(shí)到最后認(rèn)下全部五六十只，至少需要平均兩至三個(gè)月時(shí)間�！蔽鞅贝髮W(xué)金絲猴研究團(tuán)隊(duì)成員劉佳說(shuō)，“這還僅僅是觀察前的準(zhǔn)備，加上正式工作，人工時(shí)間成本非常高”。

　　為何金絲猴個(gè)體識(shí)別如此困難？其根結(jié)在于，相較于人臉識(shí)別，金絲猴的臉部皮膚區(qū)域帶毛區(qū)域多，紋理特征更復(fù)雜，識(shí)別系統(tǒng)必須要有更強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)能力。“從圖片上可以看到，金絲猴對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)說(shuō)長(zhǎng)得差不多都一樣，在現(xiàn)場(chǎng)盯住這只猴子，也許你能記住，但是轉(zhuǎn)頭等第二天它混到猴群里，你就不確定了。它們差異非常小，可能說(shuō)嘴角弧度不一樣、頭頂有毛色不一樣、體形不一樣等，肉眼很難識(shí)別。”劉佳感嘆道。

　　針對(duì)以上難題，郭松濤教授與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的專家進(jìn)行深度學(xué)科交叉合作，建立動(dòng)物AI研究團(tuán)隊(duì)。在金絲猴研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期對(duì)該物種特征的研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出具有關(guān)注機(jī)制的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，首次開(kāi)發(fā)出基于“猴臉識(shí)別”技術(shù)(Tri-AI技術(shù))的金絲猴個(gè)體識(shí)別系統(tǒng)。

　　目前，識(shí)別技術(shù)平均識(shí)別精度已達(dá)94%，其中，秦嶺川金絲猴的識(shí)別成功率達(dá)到95.6%。以往團(tuán)隊(duì)聚焦靈長(zhǎng)類動(dòng)物識(shí)別，現(xiàn)已拓展至犬科、貓科等40余種不同動(dòng)物，如家犬、東北虎、獅子等，識(shí)別精度及應(yīng)用范圍均大大拓展提升。

　　AI深度學(xué)習(xí)助力

　　未來(lái)識(shí)別成功率可以接近100%

　　猴臉識(shí)別技術(shù)與人臉識(shí)別相似，也是基于生物臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。

　　人肉眼很難分辨動(dòng)物個(gè)體差異，但識(shí)別技術(shù)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法深度學(xué)習(xí)，可以找出其中的區(qū)別。郭松濤教授說(shuō)，“對(duì)金絲猴進(jìn)行面部識(shí)別，涵蓋了它的器官布局、毛發(fā)、紋理等，是整體圖像的特征抓取。我們采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)物種的圖片提取特征，特征提取過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)一系列的卷積池化操作，將圖片中物種的共有特征提取出來(lái)，算法會(huì)對(duì)這個(gè)特征處理，最終輸出一個(gè)結(jié)果，從而知道這是哪一只猴子”。

　　猴臉識(shí)別系統(tǒng)還有一大優(yōu)點(diǎn)，即AI自我學(xué)習(xí)功能。隨著數(shù)據(jù)量的增加，越訓(xùn)練，識(shí)別能力越強(qiáng)、精度越高�！袄碚撋现v，未來(lái)識(shí)別成功率可以接近100%�！惫�松濤教授說(shuō)。

　　猴臉識(shí)別項(xiàng)目從2017年即開(kāi)始籌備，最初搭建模型需要大量數(shù)據(jù)支持�！拔覀兓�了兩年時(shí)間采集數(shù)據(jù)，在全網(wǎng)公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)里廣泛地尋找靈長(zhǎng)類面部數(shù)據(jù)，還專門(mén)前往全國(guó)10多個(gè)城市的動(dòng)物園，實(shí)地拍攝了40多種靈長(zhǎng)類動(dòng)物，采集回來(lái)的數(shù)據(jù)有幾百個(gè)G�！眲⒓颜f(shuō)，“廣泛的物種特征的提取主要是為了實(shí)現(xiàn)更高效的物種分類，不需要前置的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，模型算法即可以自動(dòng)將不同的物種分開(kāi)，提高識(shí)別效率，減輕數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)訓(xùn)練的成本”。

　　加快技術(shù)市場(chǎng)化

　　解鎖動(dòng)物園管理、動(dòng)物保育等多個(gè)方向

　　郭松濤教授坦言，“這項(xiàng)研究在國(guó)際上和同行們相比，處于較為領(lǐng)先的地位。鑒于在野生動(dòng)物研究中，物種特定數(shù)據(jù)的獲取難度較大，且又引入了交叉學(xué)科的知識(shí)，從新的視角來(lái)研究分析動(dòng)物生態(tài)學(xué)中關(guān)心的問(wèn)題，我們覺(jué)得這是一個(gè)非常有趣且充滿前景的領(lǐng)域”。

　　目前猴臉識(shí)別技術(shù)研究已進(jìn)入到了應(yīng)用推廣的階段�！拔覀儸F(xiàn)在已初步完成系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)工作，有了電腦端和手機(jī)App端‘動(dòng)物個(gè)體識(shí)別’系統(tǒng)軟件。同時(shí)還在積極探索技術(shù)可應(yīng)用的行業(yè)及范圍，希望能實(shí)際助力我國(guó)動(dòng)物研究及保護(hù)工作�！眲⒓驯硎�。

　　據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)一方面已將“動(dòng)物個(gè)體識(shí)別”系統(tǒng)應(yīng)用于秦嶺金絲猴多個(gè)種群、上千只個(gè)體的識(shí)別和記錄，啟動(dòng)建立秦嶺金絲猴個(gè)體信息庫(kù)檔案的工作；另一方面，進(jìn)行技術(shù)市場(chǎng)化，擬根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景如動(dòng)物園管理、動(dòng)物保育、飼養(yǎng)、研究等動(dòng)物識(shí)別技術(shù)需求差異，為不同動(dòng)物研究保護(hù)單位進(jìn)行個(gè)性化識(shí)別功能的研發(fā)。

　　“我們目前在和秦嶺野生動(dòng)物園合作搭建阿拉伯狒狒、小熊貓及部分草原有蹄類動(dòng)物個(gè)體精準(zhǔn)識(shí)別系統(tǒng)。同時(shí)也在和安防公司探討寵物識(shí)別技術(shù)的價(jià)值，希望日后可以市場(chǎng)化應(yīng)用。”劉佳表示，“最希望的就是這項(xiàng)技術(shù)可以從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，帶動(dòng)更多人自發(fā)地參與到動(dòng)物保護(hù)工作中來(lái)，一起為我國(guó)的生物多樣性保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)貢獻(xiàn)自己的一份力量”。 記者 張瀟

　　【編輯：梅鐿瀧】