刷臉消費(fèi)、刷臉進(jìn)門……人臉識(shí)別屢見(jiàn)不鮮，但是，給大熊貓做的“熊臉識(shí)別”，你聽(tīng)過(guò)嗎?
今年3月，西華師范大學(xué)大熊貓研究團(tuán)隊(duì)陸續(xù)在國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)布系列關(guān)于大熊貓保護(hù)的研究成果，回答了關(guān)于“投入大量資金建設(shè)大熊貓保護(hù)區(qū)是否能夠阻止人類活動(dòng)對(duì)棲息地恢復(fù)的干擾”等熱點(diǎn)問(wèn)題。
張晉東教授參與的大熊貓研究團(tuán)隊(duì)與鄭伯川所在團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作，以25只圈養(yǎng)大熊貓的6.5萬(wàn)張面部照片為基礎(chǔ)，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，成功建立大熊貓面部識(shí)別網(wǎng)絡(luò)，平均識(shí)別率達(dá)到95%，解決了大熊貓長(zhǎng)期野外跟蹤和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有合適方法來(lái)識(shí)別和監(jiān)測(cè)大熊貓目標(biāo)個(gè)體的技術(shù)難題，可用于大熊貓等野生動(dòng)物的個(gè)體識(shí)別、生活史和社會(huì)機(jī)制等研究中。
3月29日，記者通過(guò)郵件，聯(lián)系上正在美國(guó)的張晉東教授，為我們解答了“熊臉識(shí)別”的研究問(wèn)題。
A
此前如何識(shí)別?
查咬節(jié)、找糞便弊端多
成都商報(bào)-紅星新聞：此前，大熊貓科研團(tuán)隊(duì)對(duì)大熊貓目標(biāo)個(gè)體的識(shí)別和監(jiān)測(cè)，主要采取什么樣的方法?有什么弊端?會(huì)出現(xiàn)什么樣的誤差?
張晉東：此前，科研團(tuán)隊(duì)對(duì)于大熊貓的個(gè)體識(shí)別和監(jiān)測(cè)一直沒(méi)有一種較成熟方法，傳統(tǒng)的方法主要有以下幾種：
1、距離-咬節(jié)法(咬節(jié)，即大熊貓糞便中的竹莖)，這種方法比較成熟，廣泛應(yīng)用于大熊貓的調(diào)查，操作性強(qiáng)，可反映大熊貓種群的時(shí)間變化特征，存在的問(wèn)題是：大熊貓的移動(dòng)距離受多種因素影響(如繁殖、季節(jié)、個(gè)體差異、食物獲取等)，很難獲取區(qū)別不同個(gè)體的閾值;
2、分子生物學(xué)方法，這種方法目前應(yīng)用最廣泛，也最可靠，但這種方法消耗較多的人力物力，同時(shí)在野外很難找到新鮮的可供進(jìn)行DNA提取的大熊貓糞便;
3、利用觀察者的經(jīng)驗(yàn)，從大熊貓的體型、外貌特征差異、走路姿勢(shì)等綜合判斷，這種方法對(duì)于數(shù)量小的大熊貓種群的效果較好，但對(duì)于長(zhǎng)期研究(例如涉及到多個(gè)研究者、多個(gè)研究時(shí)間段的交接、數(shù)據(jù)整合)或者個(gè)體數(shù)量多的大熊貓種群(個(gè)體數(shù)量增多意味著需要比較、記憶的特征增多，過(guò)多則容易引起個(gè)體誤認(rèn));
4、其他方法，如利用足跡識(shí)別，模型很好，但是在野外很難采集到大熊貓的新鮮足跡。通過(guò)照片進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，目前也有其他團(tuán)隊(duì)在做，也取得了進(jìn)展，我們希望和其他團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)行比較或者合作，以更好更準(zhǔn)確地進(jìn)行大熊貓個(gè)體識(shí)別。
此外，關(guān)于大熊貓個(gè)體監(jiān)測(cè)可以用GPS項(xiàng)圈追蹤，對(duì)需要追蹤監(jiān)測(cè)的個(gè)體進(jìn)行麻醉并佩戴GPS項(xiàng)圈，優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確追蹤，并且可以實(shí)時(shí)獲取需要的行為數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是這種方法同樣對(duì)于個(gè)體數(shù)量多的大熊貓種群不適用(不可能去捕捉每一只大熊貓)，同時(shí)因?yàn)樾枰蹲酱笮茇垼谶@個(gè)過(guò)程中，可能存在誤傷大熊貓的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)GPS項(xiàng)圈的使用壽命較短，在長(zhǎng)期研究中同樣不適用。
B
系統(tǒng)咋建起來(lái)的?
6個(gè)大學(xué)生拍了6.5萬(wàn)張照片
成都商報(bào)-紅星新聞：此次大熊貓面部識(shí)別網(wǎng)絡(luò)是基于什么樣的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?
張晉東：我們的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自四川三個(gè)基地的25只圈養(yǎng)大熊貓，主要是利用數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)拍攝。
唯一的要求就是照片需要較清晰地獲取大熊貓面部特征，并且大熊貓面部照片可呈現(xiàn)的特征多樣性越高越好，如進(jìn)食、休息、嬉戲等，以便在后續(xù)遇到各種類型個(gè)體照片時(shí)能夠較好地識(shí)別。
成都商報(bào)-紅星新聞：6.5萬(wàn)張面部照片樣本是如何獲取的?
張晉東：6.5萬(wàn)張照片是西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和數(shù)學(xué)與信息學(xué)院的6名同學(xué)一起拍攝的，前后共計(jì)拍攝時(shí)間約一周。
C
“熊臉識(shí)別”有啥妙用?
既方便管理 也方便了游客
成都商報(bào)-紅星新聞：“熊臉識(shí)別”是如何做到精準(zhǔn)識(shí)別、識(shí)別率達(dá)到95%的?
張晉東：“熊臉精確識(shí)別”主要因?yàn)閮蓚€(gè)方面的努力，一個(gè)是數(shù)據(jù)方面，不僅量大，我們還對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選;另一方面，是數(shù)學(xué)與信息學(xué)院鄭伯川教授和何育欣同學(xué)對(duì)我們的識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的不斷調(diào)試。我們前后對(duì)于技術(shù)的攻關(guān)花費(fèi)了約半年時(shí)間，最終才有了識(shí)別模型的成功和如此高的識(shí)別率。
成都商報(bào)-紅星新聞：“熊臉識(shí)別”的應(yīng)用，可以具體到哪些方面，可否舉例?
張晉東：“熊臉識(shí)別”可以應(yīng)用到兩方面，一方面是圈養(yǎng)大熊貓，可以為各個(gè)大熊貓建立它們的ID，這既方便管理人員的統(tǒng)一管理，也方便游客們對(duì)每只個(gè)體的識(shí)別、了解。另一方面，也是我們所更加重視的方面，即野生大熊貓的保護(hù)工作，我們下一步工作將考慮結(jié)合目前在野外監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛的紅外相機(jī)，收集更多的野生大熊貓個(gè)體照片，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，從而建立野生大熊貓種群身份庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)及時(shí)監(jiān)測(cè)和大數(shù)據(jù)分析，為野生大熊貓保護(hù)研究做更深入的工作。
張澤鈞：
建大熊貓棲息地保護(hù)區(qū) 可減少人類活動(dòng)的干擾
投入大量資金建設(shè)的眾多大熊貓自然保護(hù)區(qū)究竟有多大效能?保護(hù)區(qū)是否能阻止人類活動(dòng)的干擾，促進(jìn)棲息地的恢復(fù)?此類問(wèn)題一直是大熊貓科研的熱點(diǎn)問(wèn)題。
西華師范大學(xué)張澤鈞教授帶領(lǐng)的大熊貓科研團(tuán)隊(duì)，與來(lái)自美國(guó)圣迭戈動(dòng)物園、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所和成都生物研究所的科學(xué)家一起，基于全國(guó)第三次和第四次大熊貓調(diào)查的近五萬(wàn)個(gè)樣方進(jìn)行了大數(shù)據(jù)分析，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)外大熊貓棲息地的人類干擾活動(dòng)和生境質(zhì)量進(jìn)行了綜合比較。
“有證據(jù)表明，在過(guò)去，成都平原，甚至廣西、湖南等地也是有熊貓生活的。”張澤鈞教授科研團(tuán)隊(duì)的韋偉博士介紹說(shuō)。研究表明，大熊貓棲息地在保護(hù)區(qū)內(nèi)得到的保護(hù)要比保護(hù)區(qū)外更好，中國(guó)的自然保護(hù)區(qū)在過(guò)去幾十年中對(duì)大熊貓的保護(hù)發(fā)揮著巨大作用。
此次研究數(shù)據(jù)基于全國(guó)第三次、第四次大熊貓調(diào)查，等同于熊貓界的“人口普查”，但普查的內(nèi)容卻更為詳盡。“熊貓?jiān)谀某霈F(xiàn)過(guò)，喜歡在什么樣的環(huán)境停留?”韋偉介紹說(shuō)，大熊貓調(diào)查每10年進(jìn)行一次，第四次大熊貓調(diào)查結(jié)束于2012年，在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還要對(duì)每個(gè)保護(hù)區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘察驗(yàn)證，例如四川的臥龍、唐家河、王朗等自然保護(hù)區(qū)。“樣本量太大，大熊貓的食物資源、生活環(huán)境信息、個(gè)體信息、繁殖信息……都是需要大量走訪調(diào)查的”。(記者 于遵素)
