生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所日前傳出好消息：由該所研究員馬方舟帶領(lǐng)的生物多樣性智慧監(jiān)測團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全鏈條監(jiān)測體系，經(jīng)過一年試錯(cuò)、一年打磨，已在江蘇、浙江、福建等6個(gè)省份開展應(yīng)用示范，為多個(gè)地區(qū)的生物多樣性保護(hù)與生境修復(fù)規(guī)劃提供有力支撐。
近日，記者走進(jìn)該所實(shí)驗(yàn)室，見到了正在整理設(shè)備的馬方舟。一臺(tái)白色箱體上留著泥點(diǎn)和細(xì)小劃痕，那是去年野外作業(yè)留下的印記。翻開他的工作筆記本，密密麻麻的記錄里，出現(xiàn)最多的不是成功案例，而是各式各樣的“跟頭”。
“馬年說馬，咱們過去這一年，反而是‘馬失前蹄’最多的時(shí)候?！瘪R方舟笑著打趣道。
最先讓他“整不會(huì)”的，是一臺(tái)蝴蝶智能監(jiān)測儀。
那是設(shè)備在復(fù)雜生境下的首次測試。團(tuán)隊(duì)選在雨后初晴的林緣地帶，光照忽明忽暗，葉片反光如鏡，微風(fēng)一吹，鏡頭里全是晃動(dòng)的植被。按照設(shè)想，這臺(tái)設(shè)備能自動(dòng)完成定點(diǎn)拍攝、物種識(shí)別和數(shù)量統(tǒng)計(jì)，把蝴蝶從“偶遇”變成連續(xù)的科學(xué)數(shù)據(jù)。
結(jié)果第一輪回傳的數(shù)據(jù)，讓所有人傻了眼——系統(tǒng)一天之內(nèi)上報(bào)了幾十次“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”，點(diǎn)開一看，十有八九是飄動(dòng)的枯葉、搖曳的花瓣，甚至是陽光在露珠上的瞬間一閃。理想中的蝴蝶監(jiān)測儀，變成了一臺(tái)“草木識(shí)別器”。
馬方舟帶著團(tuán)隊(duì)，對(duì)這些誤判樣本逐一分析。他們列出“容易混淆的對(duì)象”：搖晃的葉片、反光的亮斑、抖動(dòng)的花序；再把每一類誤判對(duì)應(yīng)的環(huán)境條件標(biāo)注出來：逆光、微風(fēng)、斑駁樹影。正是在一次次給算法“糾錯(cuò)”的過程中，他們引入了背景動(dòng)態(tài)抑制技術(shù)，讓系統(tǒng)學(xué)會(huì)忽略規(guī)律性擺動(dòng)的植被紋理，又根據(jù)蝴蝶“?！w—停”的習(xí)性增加了短時(shí)序追蹤。
“現(xiàn)在不會(huì)把一閃而過的影子當(dāng)成新物種，也不會(huì)把同一只反復(fù)采花的蝴蝶數(shù)成十只?！瘪R方舟說。
如果說蝴蝶監(jiān)測儀考驗(yàn)的是“怎么看”，那聲紋識(shí)別系統(tǒng)考驗(yàn)的則是“怎么聽”。
一開始，團(tuán)隊(duì)將全國幾個(gè)保護(hù)區(qū)的鳥鳴數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型，結(jié)果識(shí)別率直接“跳水”。問題出在哪？同一物種在不同地方的叫聲差異很大。例如：浙江古田山的白頸長尾雉叫聲清亮短促，到了福建武夷山就多了幾個(gè)音節(jié)拖尾。
“算法在浙江訓(xùn)練得好好的，一調(diào)到福建就不認(rèn)了?！瘪R方舟說。這不再是調(diào)個(gè)閾值就能解決的事，必須從底層重新考慮地理變異。
后來，他們建了一個(gè)“動(dòng)物方言語料庫”，把同一物種在不同地理種群的鳴聲特征作為獨(dú)立變量，嵌入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。調(diào)參最緊張的那幾周，實(shí)驗(yàn)室里從早到晚循環(huán)播放著各種鳥鳴。如今，這套系統(tǒng)已能分辨13種國家重點(diǎn)保護(hù)鳥類的區(qū)域聲紋差異，在試運(yùn)行中多次捕捉到傳統(tǒng)紅外相機(jī)無法拍到的林間鳴唱。
比起“誤判”和“方言”，圖像識(shí)別系統(tǒng)為團(tuán)隊(duì)帶來了一份額外的收獲。
測試時(shí)，攝像頭除了拍到野豬、白鷴，還留下了一堆“同事的工作照”。由于野外工作需要頻繁校驗(yàn)設(shè)備姿態(tài)，樣地周邊的攝像頭記錄了科研人員攀巖時(shí)的專注、趴地調(diào)試時(shí)的認(rèn)真、發(fā)現(xiàn)動(dòng)物痕跡時(shí)的欣喜。這些“廢片”原本應(yīng)刪除，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)標(biāo)注的實(shí)習(xí)生舍不得，悄悄建了個(gè)文件夾保存下來。
后來，馬方舟在參加一場生物多樣性科普活動(dòng)時(shí)想到，老百姓總覺得生物多樣性保護(hù)離自己很遙遠(yuǎn)，但如果讓他們看看科研人員的工作日常呢？
于是，部分“科研花絮”被剪輯成短片，放進(jìn)了浙江上城、上海長寧等地的生物多樣性體驗(yàn)館。孩子們圍著屏幕追問：“它怎么知道這是蝴蝶，不是葉子？”“那這只翅膀缺一角的也能認(rèn)出來嗎？”一場意外“出圈”的科普，讓“硬技術(shù)”有了更親切的表達(dá)。
馬方舟說，去年他曾在年度總結(jié)的最后一頁寫下：“過去以為‘馬力全開’是不停沖刺，后來才明白，真正的全開，是一次次把誤判查清、把漏報(bào)補(bǔ)齊，把算法調(diào)到更像自然本來的樣子——像生物進(jìn)化一樣，把不適應(yīng)變成適應(yīng)?！?/p>
采訪結(jié)束時(shí)，馬方舟合上筆記本，起身走向?qū)嶒?yàn)室角落的那臺(tái)蝴蝶監(jiān)測儀，檢查第二天的野外調(diào)試計(jì)劃?！?個(gè)省份的應(yīng)用示范只是開始。算法還需要繼續(xù)打磨，誤判和漏報(bào)還得一個(gè)個(gè)去補(bǔ)。新的一年，還有不少‘跟頭’要栽，還有不少難題要解?！彼言O(shè)備箱拎到門口，準(zhǔn)備接著干。
