技术如何保护濒危物种

柬埔寨是亚洲象、老虎和豹子等 16 种全球濒危物种的家园。那里的自然资源保护主义者正在与哈佛大学的计算机科学家合作，制止将许多物种推向灭绝边缘的偷猎行为。

这只是越来越多的合作之一，这些合作将技术专家和自然资源保护主义者聚集在一起，共同努力保护野生动物免遭从地球表面消失。在保护动物免受偷猎者、栖息地丧失、污染和气候变化的侵害方面，环保主义者长期以来一直面临着艰巨的挑战。不过，他们现在希望人工智能 (AI)、无人机、GPS 跟踪器、智能相机和云等技术能够为他们带来一直在寻找的优势。

“想到我们可能会留下一个老虎、大象和犀牛等关键物种可能消失的世界，真是令人震惊，”说Milind Tambe，哈佛大学戈登·麦凯计算机科学教授兼计算与社会研究中心主任。 “我们不想告诉我们的孩子，‘好吧，他们都走了。’我们不想要这样的世界。”

据协调该组织环境活动的联合国环境规划署称，地球正处于危机之中，据报道，每 24 小时就有 150 至 200 种植物、昆虫、鸟类和哺乳动物灭绝。生物学家表示，这是自然灭绝速​​度的 1000 倍。 2019 年联合国报告指出，大约 100 万种动植物物种面临灭绝的威胁，其中许多物种将在几十年内灭绝。最近，亚利桑那大学的研究表明，三分之一的动植物物种可能会在 50 年内消失。

还有一些更令人担忧的情况数字：

2018 年，三种鸟类从地球上消失。

在坦桑尼亚，大象数量近年来减少了 20%。

由于犀牛角偷猎现象广泛，截至 2018 年，肯尼亚只剩下两只北方白犀牛——均为雌性且无法自然繁殖。

估计每天有 100 头非洲象被寻求象牙、肉类和身体部位的偷猎者杀害。

现存北大西洋露脊鲸数量不足 450 头，其中包括 100 多头正在繁殖的雌性鲸鱼。由于死亡人数如此之多，出生人数却如此之少，科学家警告说，该物种的生存时间可能不会超过 25 年。

由于数量如此惊人和可怕，全球各地的自然资源保护主义者越来越多地求助于技术人员和技术来保护濒临灭绝的动物，并希望使它们免于灭绝。看到许多物种的困境，精通技术的人们正在贡献自己的时间和专业知识来追踪动物，分析它们的栖息地和食物供应，并更好地了解种群动态。

对于野生动物保护主义者来说，利用相机和追踪项圈等技术并不新鲜。新鲜的是人工智能、机器学习 (ML)、物联网、5G、无线和云等技术的爆炸式增长。这种爆炸式增长正在影响许多行业，包括环境保护。

“每个行业都将因此而改变，”独立行业分析师杰夫·卡根 (Jeff Kagan) 说道。 “它正在发生巨大的变化。它正在改变野生动物保护，这是有意义的。以前他们永远无法真正跟踪动物和它们走的路，它们吃的东西，以及它们的生活方式，现在我们可以准确地看到这些动物在哪里以及它们在做什么。并想想未来 10 年它会取得多大进展。” 

智取偷猎者

Tambe，谁为 p15 年来，他一直致力于人工智能如何造福社会，六七年前，他开始思考如何利用技术来保护动物，这让他有了一个小小的转变。

这位计算机科学家是野生动物安全保护助理 (PAWS) 的创造者和推动力，该软件是一种预测性人工智能软件，旨在分析大量数据，然后使用机器学习、博弈论和数学模型来打击偷猎者，这些偷猎者正在杀害世界各地（包括柬埔寨）的许多动物物种。

例如，对柬埔寨虎及其猎物的密集偷猎导致大型猫科动物数量迅速减少。今天，世界野生动物基金会报告称，该国已不再有任何野生老虎的繁殖种群，这使得它们在那里功能性灭绝。至于野生大象，据食品和农业部称，一般估计柬埔寨仅存 300 至 600 头，低于 1995 年的 2,000 头和 1999 年的 500 至 1,000 头。联合国组织

通常情况下，公园管理员和环保主义者会研究地图，试图找出偷猎者可能在哪里设置陷阱或埋伏以杀死受保护的动物。 PAWS 系统超越了人类的直觉，通过处理数据来预测偷猎者将在哪里工作、哪里的动物最危险以及护林员的最佳巡逻路线。

Tambe 一直在柬埔寨广泛测试 PAWS。如今，环保主义者发现的偷猎陷阱比他们开始使用他的人工智能系统之前多了五倍。

“我一直说，‘我认为人工智能可以提供帮助，’”他说。 “偷猎者接下来会袭击哪里？国家公园有数千平方公里。有数百名护林员。他们不可能无处不在。如果我们能告诉他们需要去哪里[阻止偷猎]，那就很重要。”

现在，Tambe 的 PAWS 系统正在适应与 800 一起工作全球国家公园使用 SMART（空间监测和报告工具）软件来衡量和评估保护和野生动物执法的有效性。在微软人工智能工程师的帮助下，Tambe 在过去的六到八个月里一直致力于将 PAWS 与 SMART 软件集成，并使其全部能够在云端运行。该系统迄今为止仅处于实验阶段，计划于今年春季推出。

“我们很荣幸能够做出贡献，”他说。 “有些人认为人工智能是一种在某些方面可能有害的技术，可能会夺走工作岗位。令人惊讶的是，你可以应用人工智能来保护野生动物并将其用于社会公益。作为人工智能研究人员，这项礼物为我们打开了迎接新的人工智能研究挑战的大门，因此我们可以推进人工智能领域的最先进技术。”

拯救鲑鱼

在北加州山麓在内华达山脉范围内，一群自然资源保护主义者，即奥本峡谷之友，一直致力于保护当地的野生奇努克鲑鱼（也称为王鲑）。由于伐木、水坝、过度捕捞和污染，鲑鱼的数量大幅减少。科学家估计，29% 的太平洋鲑鱼种群在过去 240 年里已经灭绝。

每年秋天和冬天，志愿者们都会架起摄像机来记录鱼儿逆流而上产卵的视频。他们试图收集游过的鲑鱼数量的数据，以获得支持以改善栖息地并促进成年和幼年鲑鱼的自然迁徙。

问题在于志愿者坐着盯着看似无穷无尽的视频来数游过的鱼。

“看这些视频是一件很无聊的工作，”克莱默鱼类科学公司总裁、奥本峡谷之友董事会成员布拉德·卡瓦洛说。 “它’很容易错过一些东西，因为你只是在发呆，但估计很重要，这样我们就知道如何设定收获限制以及鱼的状况。”

自 1999 年以来一直在惠普企业工作的技术大师埃里克·哈伯德 (Eric Hubbard) 的出现改变了这项枯燥但重要的工作。

哈伯德说，两三年前，他的父亲（奥本峡谷之友的一名志愿者）向他讲述了视频观看聚会，志愿者们在聚会上吃披萨并数鱼。

“这是一项很酷的志愿者工作，”哈伯德说。 “我看到了他们的热情和努力，但看到他们效率如此低下，我感到很伤心。我们花了很长时间看视频来数这些鱼。我知道我们可以实现自动化，让他们变得更加轻松。”

哈伯德利用他通过公司的社区参与计划 HPE Gives 从 HPE 获得的每年 60 小时的带薪志愿者时间，交换了志愿者的安全ty 相机使用难以使用的专有协议，用于具有标准协议和格式的新型数字水下和高架相机（称为鲑鱼摄像机）。

Hubbard 使用 Java 编程语言编写了 5,000 行代码来创建一个名为 FishSpotter 的软件程序，用于检测和记录经过的鱼。原始数字视频上传到云端，由 FishSpotter 进行处理。 FishSpotter 使用先进的图像识别技术来检测活动并识别鲑鱼，自动生成任何经过的鲑鱼的 GIF 短亮点，以便人们可以查看它来确认鱼类种类。

2018-2019 年的迁徙季节是第一个使用新数字系统进行监测的季节。

通过消除观看这一大批量数据的需要，FishSpotter 能够将 1.6 TB 和 2,416 小时的原始数据削减为仅 101 GB 和 20.4 小时的 GIF 亮点，供志愿者审查和验证是否为鲑鱼（或其他野生动物）e 或活动）。在未来的季节中，哈伯德希望进一步完善 FishSpotter 的图像识别能力，以进一步缩小可能嫌疑人的数据集范围，从而进一步加速洞察。

“我生活在一个真正的科技泡沫中，”哈伯德说。 “我周围的每个人都精通技术。我观察这些非营利组织，发现他们处于泡沫之外。他们不一定拥有知道什么是可能的专业知识。这非常令人欣慰。最初，它开始为人们提供更多的帮助，而不是鲑鱼。然后，随着我更多地参与其中，我被吸引到这些鱼的重要性。”

保护北极熊和犀牛的技术

世界自然基金会美国分部野生动物保护项目副总裁 Colby Loucks 表示，技术日益成为野生动物保护的重要工具。作为该组织野生动物犯罪技术项目的领导者，该项目专注于利用尖端技术来打击犯罪他说，技术进步为打击偷猎打开了大门。

这就是该团队创建 WildLabs.net 的初衷，这是一个将自然资源保护主义者与技术专家、工程师、数据科学家和企业家联合起来的全球在线社区。该组织拥有 3,000 多名活跃用户，其使命是利用技术解决保护问题，例如非法野生动物贸易和偷猎。

“我们有自然资源保护主义者试图使用技术，但他们并不是受过训练的技术专家，”劳克斯说。 “世界各地有很多技术人员拥有技能、知识和愿望来帮助保护动物。WildLabs.net 旨在连接这些社区。我们正在将具有保护背景和技术背景的人们的创新想法拼凑在一起。”

例如，劳克斯表示，自然资源保护主义者正在将相机与经过训练的机器学习软件结合起来，以区分动物和人。 When the system当识别出人类（而不是斑马或犀牛）经过摄像头时，护林员会收到通知，以便他们检查这些人是否是偷猎者。

非洲的其他国家正在使用热成像相机，利用红外辐射来检测大象和犀牛偷猎者。

Loucks 指出，智能热像仪技术于 2016 年安装在肯尼亚纳库鲁湖国家公园的两个不同区域，该公园以犀牛保护工作而闻名。他说，在安装该技术的前一年，公园内发生了 17 起未遂偷猎事件。该系统安装当年，抓获两名偷猎者，此后全年均未发生偷猎事件，2017年和2018年均未发生偷猎事件。2019年，该系统又抓获4名偷猎者。

“我们觉得这是一个巨大的成功，”劳克斯说。

一些科学家甚至使用环境 DNA (eDNA) 技术，该技术可以检测遗传物质，例如 b 的痕迹。生物组织和粘液，直接从土壤、沉积物和水等环境样本中获得。劳克斯解释说，研究北极熊的科学家可以从溪流或北极雪地的足迹中采集样本。由此，他们可以提取 DNA 并利用该信息来识别熊吃的东西，甚至识别单个熊。

“我们的梦想是，你可能看不到熊，但如果你得到了北极熊的足迹，你仍然可以了解很多关于它的信息，这对于追踪北极熊并了解气候变化如何影响它们来说将是一个巨大的飞跃，”劳克斯说。 “现在进入野生动物保护领域是一个激动人心的时刻。我们已经看到了利用技术解决问题的许多发展和努力。”