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　　穿上沖鋒衣、戴上遮陽帽與手套、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去�；�倒、摔跤都是家常便飯。有些地方山勢太過陡峭，就拽緊旁邊的野草樹枝往上爬。

　　長年累月朝夕相處

　　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)千只國家一級重點保護(hù)野生動物川金絲猴。如何準(zhǔn)確、快速地對這些國寶進(jìn)行個體識別，并據(jù)此開展保護(hù)，一直是全世界動物學(xué)家向往但又無法突破的瓶頸。

　　西北大學(xué)郭松濤教授帶領(lǐng)的金絲猴研究團(tuán)隊，與本校和西安電子科技大學(xué)的圖像識別研究團(tuán)隊深度交叉融合，共同研發(fā)的“猴臉識別技術(shù)”成功實現(xiàn)對野生個體準(zhǔn)確身份識別，在試驗階段便早已火上熱搜。新華社、央視等媒體紛紛點贊關(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)隊設(shè)在佛坪的野外研究基地。

　　基地的投擲場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)隊負(fù)責(zé)進(jìn)山采集春季樣本的成員之一。

　　高琪說，研究團(tuán)隊在四周的樹木上安裝了10余臺GoPro(美國運動相機(jī)廠商。因其生產(chǎn)的相機(jī)被許多極限運動團(tuán)體廣泛運用，因而“GoPro”幾乎成為“極限運動專用相機(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)測分析金絲猴的行為動態(tài)。當(dāng)?shù)叵驅(qū)�會定時在此投撒食物，將這一帶的金絲猴種群吸引過來。

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

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

　　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)�，在山里找上幾天，也可能“連猴毛都看不到”。研究團(tuán)隊成員和金絲猴長年累月朝夕相處，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。

　　猴臉識別應(yīng)用范圍大大拓展

　　家犬、東北虎、獅子等都可精準(zhǔn)識別

　　研究的前提必然是數(shù)據(jù)的收集。研究團(tuán)隊長期開展野外跟蹤研究，經(jīng)過20余年艱難實踐，已實現(xiàn)了對野生川金絲猴的近距離觀察和個體識別。

　　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)人員蹲點觀察一兩個月才能把動物個體分別開來，既浪費時間又很容易相互混淆。

　　“在沒有猴臉識別技術(shù)之前，從一個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)識到最后認(rèn)下全部五六十只，至少需要平均兩至三個月時間�！蔽鞅贝髮W(xué)金絲猴研究團(tuán)隊成員劉佳說，“這還僅僅是觀察前的準(zhǔn)備，加上正式工作，人工時間成本非常高”。

　　為何金絲猴個體識別如此困難？其根結(jié)在于，相較于人臉識別，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，識別系統(tǒng)必須要有更強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)能力�！皬膱D片上可以看到，金絲猴對于我們?nèi)祟悂碚f長得差不多都一樣，在現(xiàn)場盯住這只猴子，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，肉眼很難識別�！眲⒓迅袊@道。

　　針對以上難題，郭松濤教授與計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的專家進(jìn)行深度學(xué)科交叉合作，建立動物AI研究團(tuán)隊。在金絲猴研究團(tuán)隊長期對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，首次開發(fā)出基于“猴臉識別”技術(shù)(Tri-AI技術(shù))的金絲猴個體識別系統(tǒng)。

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

　　AI深度學(xué)習(xí)助力

　　未來識別成功率可以接近100%

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

　　人肉眼很難分辨動物個體差異，但識別技術(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，“對金絲猴進(jìn)行面部識別，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)對物種的圖片提取特征，特征提取過程中會經(jīng)過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，算法會對這個特征處理，最終輸出一個結(jié)果，從而知道這是哪一只猴子”。

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

　　猴臉識別項目從2017年即開始籌備，最初搭建模型需要大量數(shù)據(jù)支持�！拔覀兓�了兩年時間采集數(shù)據(jù)，在全網(wǎng)公開的數(shù)據(jù)庫里廣泛地尋找靈長類面部數(shù)據(jù)，還專門前往全國10多個城市的動物園，實地拍攝了40多種靈長類動物，采集回來的數(shù)據(jù)有幾百個G�！眲⒓颜f，“廣泛的物種特征的提取主要是為了實現(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將不同的物種分開，提高識別效率，減輕數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)訓(xùn)練的成本”。

　　加快技術(shù)市場化

　　解鎖動物園管理、動物保育等多個方向

　　郭松濤教授坦言，“這項研究在國際上和同行們相比，處于較為領(lǐng)先的地位。鑒于在野生動物研究中，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，從新的視角來研究分析動物生態(tài)學(xué)中關(guān)心的問題，我們覺得這是一個非常有趣且充滿前景的領(lǐng)域”。

　　目前猴臉識別技術(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)軟件開發(fā)工作，有了電腦端和手機(jī)App端‘動物個體識別’系統(tǒng)軟件。同時還在積極探索技術(shù)可應(yīng)用的行業(yè)及范圍，希望能實際助力我國動物研究及保護(hù)工作。”劉佳表示。

　　據(jù)悉，團(tuán)隊一方面已將“動物個體識別”系統(tǒng)應(yīng)用于秦嶺金絲猴多個種群、上千只個體的識別和記錄，啟動建立秦嶺金絲猴個體信息庫檔案的工作；另一方面，進(jìn)行技術(shù)市場化，擬根據(jù)不同應(yīng)用場景如動物園管理、動物保育、飼養(yǎng)、研究等動物識別技術(shù)需求差異，為不同動物研究保護(hù)單位進(jìn)行個性化識別功能的研發(fā)。

　　“我們目前在和秦嶺野生動物園合作搭建阿拉伯狒狒、小熊貓及部分草原有蹄類動物個體精準(zhǔn)識別系統(tǒng)。同時也在和安防公司探討寵物識別技術(shù)的價值，希望日后可以市場化應(yīng)用�！眲⒓驯硎�，“最希望的就是這項技術(shù)可以從實驗室走出來，帶動更多人自發(fā)地參與到動物保護(hù)工作中來，一起為我國的生物多樣性保護(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】