胡蘿卜、香蕉、蘋果、西瓜……

2020年8月12日，第九個世界大象日這一天，亞洲象寶寶“羊妞”在云南省西雙版納傣族自治州野象谷景區(qū)迎來了五周歲的生日宴。

▲野生亞洲象“羊妞”過生日

五年前，“羊妞”出生才一個月，闖入了普洱市一戶村民家中。它滿身創(chuàng)痕，心率不齊、臍帶傷口化膿，導(dǎo)致腹腔感染嚴(yán)重潰爛，經(jīng)專家醫(yī)療團(tuán)隊(duì)的救治，體質(zhì)終于逐漸好轉(zhuǎn)。

亞洲象的智商相當(dāng)于五六歲的孩子，聰明、善于觀察又性情溫和。在觀察到人類具備治病的能力后，有的象媽媽會有意將患有疾病又無力救治的象寶寶“丟棄”到人類生活區(qū)附近，向人類求助醫(yī)治。

在救助團(tuán)隊(duì)和“象爸爸”的愛心呵護(hù)下，多只像“羊妞”這樣的野生象正在云南亞洲象種源繁育及救助中心快樂地成長。

這些可愛而充滿靈性的生靈，在我國的總數(shù)量僅有區(qū)區(qū)約300頭。

作為亞洲現(xiàn)存最大和最具代表性的陸生脊椎動物，亞洲象數(shù)量自19世紀(jì)以來迅速減少，已被列為我國國家I級重點(diǎn)保護(hù)野生動物、世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）列出的瀕危物種。

由于人類活動的干擾，近代物種的喪失速度比自然滅絕速度快1000倍，比形成速度快100萬倍，每過1小時，就有一個物種在地球上消失。

霍金曾說過，如果物種消失速度得不到有效改善，地球?qū)⒃?00年內(nèi)全面毀滅。

守護(hù)瀕危動物，也是在拯救人類的未來。

但亞洲象體型巨大，重量過噸，對人類來說是龐然大物，一旦跟人類發(fā)生沖突，人類毫無還擊之力。

如何及時發(fā)現(xiàn)野生象正在靠近人類活動區(qū)域？如何在監(jiān)測到野生象的第一時間向附近民眾預(yù)警？如何通過長期追蹤與研究，幫助人類更好地掌握大象的習(xí)性和生態(tài)變化，為更長遠(yuǎn)地生態(tài)保護(hù)帶來價(jià)值？

如果回到三十年前，人們或許無法想象如今現(xiàn)代科技計(jì)算力的澎湃和便捷，能帶給緩解“人象沖突”怎樣的解法？

而在我們接下來要講的故事里，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)正不斷擴(kuò)展創(chuàng)新的邊界，科技進(jìn)步所帶來的每一絲溫度，對于亞洲象保護(hù)都彌足珍貴。

一、與時間賽跑！野生象救援與“人象沖突”事件

2015年5月10日，景洪市勐養(yǎng)鎮(zhèn)跳壩河村小組護(hù)林員在該村附近發(fā)現(xiàn)一頭幼象獨(dú)自徘徊在自然保護(hù)區(qū)邊緣的小河邊。

因感覺情況異常，護(hù)林員即時向自然保護(hù)區(qū)管理機(jī)構(gòu)報(bào)告。經(jīng)專家跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，這頭小野象出生約8-10個月、體重約300公斤、屬于母乳哺養(yǎng)期，僅能采食一些嫩草，不能獨(dú)立生活，身體日漸消瘦。

在55天的時間內(nèi)，它如一頭無依無靠的孤兒，獨(dú)自在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)游走，先后經(jīng)過芹菜塘、新山、紅砂河、四家寨、中田壩和關(guān)坪5隊(duì)等，曾與3個野象群接觸，但都未接納它。

7月19日，監(jiān)測人員看到小野象體瘦無神有異常，之后發(fā)現(xiàn)糞便異常腹瀉且糞便中有塑料袋和寄生蟲，腹瀉病情嚴(yán)重急需救治。經(jīng)管理部門和專家研究，決定對其進(jìn)行收容救治。在醫(yī)生和象爸爸的精心醫(yī)治和護(hù)理下，這頭被命名為“小強(qiáng)”的小野象身體正逐漸恢復(fù)。

▲野生亞洲象“小強(qiáng)”

2016年10月9日上午，一頭亞洲象寶寶不慎落入景洪市勐旺鄉(xiāng)大龍山區(qū)域山頂上的一個蓄水池，它的爸爸媽媽奮不顧身地下水救援，結(jié)果也被困在蓄水池中。

眼看象寶寶即將溺水，西雙版納州職能部門緊急派出直升機(jī)、挖掘機(jī)、無人機(jī)趕赴現(xiàn)場，專家、森林公安、武警、村民協(xié)力，在驅(qū)趕象群保障現(xiàn)場人員安全的前提下，用挖掘機(jī)將鋼筋水泥澆灌的水池破開一個3米深的口子，成功救出被困55小時的3頭野象。

▲2016年10月11日，3頭誤入蓄水池的野生象被救

當(dāng)生病或遇到意外的危險(xiǎn)，無助的亞洲象需要人類的救助與守護(hù)。但也有些野生象屢屢進(jìn)入人類活動范圍，使得附近居民談象色變。

“維吒喲”意為“勝利之象”，是勐海一瀾滄象群中的一頭性成熟的亞成年公象。

2014年以來，該象群不斷在勐阿鎮(zhèn)轄區(qū)活動，頻繁損壞農(nóng)作物，并多次進(jìn)村入戶，給當(dāng)?shù)厝罕娫斐删薮蟮呢?cái)產(chǎn)損失。特別是“維吒喲”，經(jīng)常走街串巷、攔路搶食和損壞過往車輛，在特定路段更是成為出了名的“車匪路霸”。

自2019年3月中旬，“維吒喲”因與另一頭成年亞洲象“阿提基多”爭風(fēng)吃醋、打斗失敗被逐出象群后，便在村寨間游蕩肇事。僅3月17日-24日，“維吒喲”攻擊破壞了大小車輛16輛，損毀房屋等基礎(chǔ)設(shè)施5處，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全和正常生產(chǎn)生活秩序。

▲野生亞洲象“維吒喲”

2019年4月5日，在地方政府和州縣相關(guān)部門的指揮下，80人員出動，將前一天晚進(jìn)入勐阿鎮(zhèn)主要街道活動、第二天早晨走到一塊已經(jīng)收割完甘蔗地里的“維吒喲”成功捕獲，并于當(dāng)天下午護(hù)送至亞洲象種源繁育基地進(jìn)行收容救護(hù)。

經(jīng)過一年多的救護(hù)，如今“維吒喲”的身體逐步恢復(fù)正常，從最初拼命式的“對抗”中逐漸走向防備式“合作”，對待“象爸爸”的態(tài)度正在發(fā)生改變，已經(jīng)可以隨著“象爸爸”偶爾出去曬曬太陽溜溜彎兒。

據(jù)悉，一頭成年亞洲象一天約進(jìn)食300公斤食物， 隨著棲息地以及飲食習(xí)性不斷變化，部分亞洲象走出森林，踏入農(nóng)地，取食莊稼作物，以致?lián)p毀農(nóng)地和農(nóng)田設(shè)施，甚至出現(xiàn)故意搗亂、攻擊人類的事件。

據(jù)西雙版納州林業(yè)局統(tǒng)計(jì)，1991年至2010年，20年里人象沖突致41人死亡、170人重傷，直接經(jīng)濟(jì)損失2.7億元；2011-2017年，人象沖突致32人死亡、150多人重傷。

看起來，亞洲象這樣的龐然大物，應(yīng)該走路、喘氣聲音很大，但事實(shí)上，除了吃東西外，亞洲象的行動相當(dāng)悄無聲息，它們的走路速度又非?？?，兩分鐘就能走一公里，一旦人象狹路相逢，人類可能避之不及。

怎樣才能及時發(fā)現(xiàn)和救助受傷的野生亞洲象？怎樣才能在亞洲象靠近前，趕緊通知附近人類逃離到安全區(qū)域呢？

緩解“人象沖突”是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的長遠(yuǎn)命題，而監(jiān)測預(yù)警已成為緩解“人象沖突”不可或缺的日常工作。

二、傳統(tǒng)監(jiān)測手段的弊端：觀測范圍不全、預(yù)警信息滯后、監(jiān)測員安全受威脅

云南西雙版納國家級自然保護(hù)區(qū)科學(xué)研究所所長郭賢明是一名奮戰(zhàn)在一線長達(dá)35年的亞洲象保護(hù)專家，據(jù)他介紹，此前亞洲象的監(jiān)測預(yù)警工作，主要依賴人工瞭望或無人機(jī)觀察，這些方式難以保障全天候?qū)崟r監(jiān)測。

人工監(jiān)測易造成觀測不全、位置信息不準(zhǔn)確、漏判誤判、預(yù)警信息傳遞滯后等情況；無人機(jī)能監(jiān)測到一部分人工監(jiān)測力所難及的區(qū)域，安全性更高，但也存在續(xù)航能力有限、霧大時看不清、下雨時無法飛行等問題。

首先，監(jiān)測頻率不足。監(jiān)測觀察員每天早上和下午觀測，分別報(bào)告1次亞洲象的活動行蹤。因監(jiān)測頻率有限，亞洲象實(shí)際活動軌跡及對當(dāng)?shù)厝罕娡{的信息不夠詳細(xì)，預(yù)警效果不佳。

其次，預(yù)警反饋流程長。監(jiān)測觀察員上報(bào)預(yù)警信息，需先將信息報(bào)告到村委會或林草局，然后通過短信反饋到村民小組長，再通過喇叭廣播、手機(jī)短信、電話等形式通知告知村民，這種傳播方式會帶來一定延遲，可能造成信息無法及時傳遞到位。

再者，人工監(jiān)測面臨安全風(fēng)險(xiǎn)。2018年2月3日上午7點(diǎn)，云南普洱市瀾滄縣的兩名巡象員因濃霧籠罩沒有及時看見象群的位置，不知不覺進(jìn)入象群活動地帶，遂遭象群圍攻。

此外，現(xiàn)有監(jiān)測方式具有一定地域局限性。傳統(tǒng)監(jiān)測方法僅解決了區(qū)域內(nèi)的亞洲象監(jiān)測工作，不同區(qū)域間的數(shù)據(jù)互不相通，可能導(dǎo)致亞洲象活動位點(diǎn)、活動規(guī)律等數(shù)據(jù)的重復(fù)和缺失，也難以實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息全覆蓋。

有沒有一套系統(tǒng)，可以將人工監(jiān)測風(fēng)險(xiǎn)高、不能24小時實(shí)時監(jiān)測、預(yù)警機(jī)制不健全、各區(qū)域預(yù)警信息割裂分散這些問題一次性緩解？

這是西雙版納國家級自然保護(hù)區(qū)管護(hù)局正與浪潮合作完成的事情。

三、亞洲象生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)：云邊端協(xié)同作業(yè)，邊緣端AI模型精度達(dá)到96%

在西雙版納自然保護(hù)區(qū)，一套亞洲象生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)已初步搭建完畢。

這一系統(tǒng)創(chuàng)新性地將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)集成運(yùn)用于野生生物多樣性監(jiān)測，能夠在野外實(shí)現(xiàn)無干擾的的實(shí)時觀察，還能對需要幫助的生物展開更為及時的救助。

目前，這套系統(tǒng)可做到全天候?qū)崟r采集圖像及影像數(shù)據(jù)，邊緣端人工智能模型精度達(dá)到96%以上，能進(jìn)行毫秒識別和秒級預(yù)警。

▲浪潮亞洲象生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)施

識別野生亞洲象，可比我們耳熟能詳?shù)娜四樧R別難度大的多。

第一個難點(diǎn)就是數(shù)據(jù)量匱乏。亞洲象本身數(shù)量稀少，出沒時間不定，活動范圍又廣泛，過去采集到的相關(guān)影像數(shù)據(jù)十分有限。

“對于動物研究本身，以前可能一個人畢其一生來收集一點(diǎn)點(diǎn)珍貴的資料，而現(xiàn)在大量通過技術(shù)的手段能夠?qū)崿F(xiàn)?！崩顺毙畔⒏笨偛?、浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線總經(jīng)理沈榮介紹說。

第二個難點(diǎn)是采集環(huán)境惡劣、圖像模糊殘缺。亞洲象在密林之中極易隱藏，識別難度頗高，如果攝像頭精度不足，采集到的照片可能不理想。尤其在夜晚光線不足時，如果僅通過一個尾巴、一個背脊來立即判斷亞洲象，有時會將監(jiān)測到的牛、羊等家畜誤判為亞洲象。

第三個難點(diǎn)是模型優(yōu)化。這涉及工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)問題，關(guān)鍵在于如何能通過小數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)快速建模、如何縮短訓(xùn)練和推理時間。

據(jù)悉，國際上已有的亞洲象智能識別模型的準(zhǔn)確率大概只有60%左右，而由于亞洲象數(shù)量稀少、活動范圍廣，可獲得的圖片和視頻數(shù)據(jù)樣本非常少，這也使得提升模型精度困難重重。

要提高模型的準(zhǔn)確率，必須從采集終端出發(fā)，部署一套實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源統(tǒng)一調(diào)度管理的完善監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)，兼顧數(shù)據(jù)采集、實(shí)時分析預(yù)警與模型訓(xùn)練優(yōu)化。

缺數(shù)據(jù)，就現(xiàn)場采集。

在端側(cè)，針對傳統(tǒng)監(jiān)測手段粗放的問題，浪潮搭建了由數(shù)百個視頻監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，紅外攝像機(jī)被部署在象群經(jīng)常出沒的64個村寨，實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r采集圖像及影像數(shù)據(jù)，已收集到上萬張野生亞洲象圖像資料。

目前在西雙版納，一個月時間視頻、圖片的數(shù)據(jù)量就會達(dá)到30TB，隨著野生亞洲象活動范圍擴(kuò)大，這一數(shù)字還將繼續(xù)增長。

▲紅外攝像機(jī)拍攝到的亞洲象影像

在邊緣側(cè)，攝像機(jī)采集到的數(shù)據(jù)會被4G網(wǎng)絡(luò)和無線AP組網(wǎng)傳輸?shù)酱罱ㄔ诶顺盇I服務(wù)器AGX-2上的亞洲象識別監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候精準(zhǔn)識別，并通過數(shù)據(jù)匯總，對亞洲象行為軌跡進(jìn)行分析預(yù)測和發(fā)布，實(shí)現(xiàn)毫秒級識別、十幾秒發(fā)布，然后收到預(yù)警消息的附近群眾緊急撤離。

針對陰雨天、夜間等畫面光線差、模糊、殘缺等問題，浪潮又進(jìn)行了3個多月的算法優(yōu)化，通過標(biāo)注亞洲象頭部特征、腳部特征、背部特征、尾部特征等，對樣本分組進(jìn)行了大規(guī)模的模型的建立和驗(yàn)證，反復(fù)比對不同算法對不同驗(yàn)證樣本的準(zhǔn)確度、修正算法進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，將模型精度提高到90%。

為降低誤判漏判的概率，系統(tǒng)采集到疑似亞洲象影像后，會預(yù)留10秒鐘人工判別時間，如果工作人員未在10秒內(nèi)進(jìn)行判別，系統(tǒng)將自動將信息發(fā)布出去，通知周圍人員。

▲亞洲象監(jiān)控預(yù)警中心

在云側(cè)，邊緣側(cè)處理后的數(shù)據(jù)會被傳輸至云端數(shù)據(jù)中心的亞洲象深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺，幫助模型算法不斷優(yōu)化迭代，提高亞洲象監(jiān)測的準(zhǔn)確性和實(shí)時性，如今識別準(zhǔn)確率高達(dá)96%以上，且仍在不斷提升。

此外，邊緣側(cè)經(jīng)過清洗處理的數(shù)據(jù)也將被用于建立亞洲象庫及生物多樣性庫，包括亞洲象活動時間、位置信息、影像、周邊環(huán)境特征、行動軌跡等。

這些采集數(shù)據(jù)也成為亞洲象研究領(lǐng)域的珍貴資源，為科研人員進(jìn)一步研究亞洲象飲食習(xí)性、活動區(qū)域、活動時間、物種遷移、種群生存力提供豐富的數(shù)據(jù)支持，從而能夠深入洞察人象沖突原因，為有效預(yù)防攻擊事件提供更具科學(xué)依據(jù)的指導(dǎo)，亦為亞洲象棲息地保護(hù)和保護(hù)區(qū)建設(shè)提供參考。

例如，通過大數(shù)據(jù)分析植被變化情況，可指導(dǎo)未來?xiàng)⒌馗脑?；通過分析食源減少情況，可支撐食源地優(yōu)化；還可以基于對“問題象”進(jìn)行精準(zhǔn)識別或針對“問題象”做物理隔離等。

▲亞洲象監(jiān)控預(yù)警中心，畫面顯示活動預(yù)警與設(shè)備布點(diǎn)位置

“系統(tǒng)建起來以后，我們這個預(yù)警的區(qū)域，到目前為止還沒發(fā)生過人員傷亡的事件?！惫t明所長說。

他也提到，目前監(jiān)測系統(tǒng)能做到對特定區(qū)域的監(jiān)測和物種識別，還做不到對某一頭象的重點(diǎn)關(guān)注和特定個體精準(zhǔn)識別。

“如果說下一步我們的識別率提高后，我們也希望能夠做每一頭象的個體識別，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在個體識別主要還是通過人眼來觀察。”郭賢明所長介紹道，象耳朵上有很多不同的缺口，耳垂大小也不一樣，可以根據(jù)這些特點(diǎn)來進(jìn)行個體識別，但如果只拍到一個背部或肩部，很難精準(zhǔn)確認(rèn)是那一頭象。

沈榮補(bǔ)充說，如果要做對個體大象的精準(zhǔn)識別，或者覆蓋到更多的生物物種，需要重新訓(xùn)練一套算法模型，系統(tǒng)后續(xù)可能會擴(kuò)展到環(huán)境監(jiān)測等更多方面的探索。

結(jié)語：守護(hù)雨林童話，亦是守護(hù)人類的家

云南西雙版納國家級自然保護(hù)區(qū)是我國亞洲象賴以生存的雨林家園，在參觀野象谷時，我們時時感受著人象和諧共生的那份美好。

在世界大象日這天，我們看見一頭頭野生亞洲象歡快地吃著東西，偶爾活潑地?fù)]起長鼻，露出憨態(tài)可掬的可愛笑容。

它們就像小朋友一樣性格各異，有的乖巧，有的調(diào)皮，會靠著“象爸爸”撒嬌，也會突然鼻子噴水和人類逗趣。

這樣美好的畫面，需要人們來共同守護(hù)。

如今中國亞洲象僅剩三百頭，甚至不及一個大型居民區(qū)的人口數(shù)。而在我們的地球家園，還有很多物種正面臨著不同的生存困境。

目前，國際上有超過30000個瀕危物種野生生物被列入瀕危物種“紅皮書”，中國有1200多種瀕危動植物，物種以“前所未有”速度瀕臨滅絕，生態(tài)穩(wěn)定性面臨巨大的挑戰(zhàn)。

我們不想看見“城市里歌舞升平，森林間挽歌不斷”的悲劇不斷上演，我們不想看見“世界滅絕動物墓地”再增加新的石碑。

▲北京南海子麋鹿苑的世界滅絕動物墓地

亞洲象生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)的成功，是科技探索野生生物保護(hù)的一次創(chuàng)新之舉，亦對于存在管理巡護(hù)條件有限、科學(xué)數(shù)據(jù)資料欠缺、資料分類與整理困難等共性問題的珍惜物種保護(hù)工作具有借鑒意義。

探索宇宙、認(rèn)識地球、保護(hù)生物、開采能源、加速藥研、預(yù)警災(zāi)害……大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等新興技術(shù)正如春風(fēng)細(xì)雨般滲透入越來越多關(guān)乎人類進(jìn)步與生態(tài)保護(hù)的大型課題中。

科技能改變生活，亦能將愛變現(xiàn)，伴這奇妙世界榮枯消長，同自然萬物生生不息。