利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)自動識別靈長類個(gè)體

人臉識別技術(shù)正在飛速發(fā)展。西北大學(xué)卻不走尋常路，利用人工智能（AI）技術(shù)為秦嶺地區(qū)數(shù)千只川金絲猴進(jìn)行猴臉識別。

如何能夠準(zhǔn)確、快速得對野生動物進(jìn)行個(gè)體識別，實(shí)現(xiàn)連續(xù)得“焦點(diǎn)動物取樣”和個(gè)體全覆蓋得“全事件取樣”，從而科學(xué)地認(rèn)識并據(jù)此開展動物保護(hù)工作，一直是全世界動物學(xué)家向往但又無法突破得難題。

西北大學(xué)西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授郭松濤針對這一前沿問題，與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域得可能深度交叉融合，建立動物AI研究團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)基于金絲猴研究團(tuán)隊(duì)長期對該物種特征得研究結(jié)果，提出具有機(jī)制得深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，首次開發(fā)出基于Tri-AI技術(shù)得金絲猴個(gè)體識別系統(tǒng)。

“系統(tǒng)顛覆了依靠動物斑紋、顏色、傷疤等個(gè)體特征或者等人為標(biāo)記特征得傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)了對野生個(gè)體得準(zhǔn)確身份識別和連續(xù)跟蹤采樣得功能。更重要得是，該系統(tǒng)為在理想條件下實(shí)現(xiàn)‘無觀察者干擾效應(yīng)’得動物學(xué)研究提供了可能。”郭松濤在接受《華夏科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說。

相較于人臉識別，猴臉識別技術(shù)難度在于金絲猴得臉部皮膚區(qū)域帶毛區(qū)域多，且毛發(fā)區(qū)域相對更明顯，紋理特征更復(fù)雜，對識別系統(tǒng)得深度學(xué)習(xí)能力提出了更高得要求。

“我們需要數(shù)量更多、質(zhì)量更高得個(gè)體圖像樣本，來提高識別率。”研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李保國解釋道，“野外環(huán)境很復(fù)雜，金絲猴不會主動配合，拍到好得支持和視頻比較難。我們得目標(biāo)是拍攝到每一只秦嶺金絲猴得圖像樣本，對秦嶺金絲猴都能通過猴臉識別技術(shù)完成識別。”

目前，猴臉識別技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)推廣階段，可識別約200只秦嶺金絲猴。“該系統(tǒng)已經(jīng)在靈長類得41個(gè)代表性物種和4種食肉動物群體進(jìn)行了適用性驗(yàn)證，平均識別精度達(dá)94.1%。”西北大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授許鵬飛說。

現(xiàn)在，Tri-AI系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于多個(gè)類群得不同物種，還可實(shí)現(xiàn)夜間連續(xù)無礙觀測。該技術(shù)極大得提高了個(gè)體數(shù)據(jù)分析效率，為動物學(xué)研究提供新得技術(shù)方案，也為實(shí)現(xiàn)野生動物保護(hù)和智能管理提供可靠得技術(shù)支撐。

該研究發(fā)表于iScience上。

目前，該項(xiàng)工作已經(jīng)進(jìn)入到應(yīng)用推廣得階段。一方面，已初步完成“動物個(gè)體識別”系統(tǒng)（V1.0）得開發(fā)，并在多處秦嶺金絲猴分布地用于多個(gè)種群、上千只個(gè)體得識別和記錄，開始啟動建立秦嶺金絲猴個(gè)體信息庫得工作；另一方面，該項(xiàng)工作進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用行業(yè)和范圍，結(jié)合野外和圈養(yǎng)條件下識別動物得不同應(yīng)用場景與需求，進(jìn)行個(gè)性化識別功能得研發(fā)，并將在基于動物精準(zhǔn)識別得基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)動物保護(hù)、飼養(yǎng)、繁育和研究得精細(xì)化管理。（袁一雪）

相關(guān)論文信息：doi.org/10.1016/j.isci.上年.101412

華夏科學(xué)報(bào)