用AI给鸟儿点名？“鸟口普查”来了｜科技圆桌派

封面新闻记者 车家竹

“五百里滇池，奔来眼底，披襟岸帻，喜茫茫空阔无边……莫辜负四围香稻，万顷晴沙，九夏芙蓉，三春杨柳……”在清代诗人孙髯翁所作的180字大观楼长联里，百年前滇池及湖滨湿地的美景得以一现。

百年之后，滇池边成了众多鸟类的天堂。一群群白鹭优雅地掠过水面，不远处，红嘴鸥如约而至，野鸭在水中悠然自得地游弋，苍鹭则保持着它们特有的高傲姿态。

系统画面中的白鹭

“1、2、3、4、5......”云南昆明滇池湖滨湿地水面上每天究竟有多少只鸟？这些鸟又都是什么种类？对着壮观的鸟浪来数鸟，一直都是传统监测的难点，人力几乎不可能做到精确。好消息是，AI“鸟类识别”技术开始被应用，“数鸟”也迎来了“智变”。

用上AI的“鸟口普查”

鸟类是滇池湿地生态系统中的重要成员，在维持生物多样性和生态系统功能完整性等方面起着关键作用。“随着滇池水质水环境的持续改善、湖滨岸线恢复和湿地建设与修复，滇池鸟类资源量逐年增加，活动范围不断扩大。”昆明市滇池高原湖泊研究院张志中介绍道。此外，鸟类作为城市食物链的顶端生物，其繁衍生息的状态是城市生态系统健康稳定的重要标志。

与人口普查工作类似，鸟类监测调查相当于“鸟口普查”。中国科学院昆明动物研究所的李维薇介绍道：“鸟类的普查工作历来是一项艰巨的任务，它依赖于专业的鸟类学家和鸟类专业人员，通过望远镜等工具，凭借丰富的经验和扎实的记录能力去完成，这是一项高度‘劳动密集型’的工作，对人员的鸟类分类知识和职业素养都有着极高的要求。”

在实际工作中，“鸟口普查”涉及范围大，调查存在着不小的难度。“在我们的调查周期内，调查区域涉及环滇池的30余个湿地，人工观测确实非常耗费时间与精力，传统的鸟类观测方式显然难以实现滇池鸟类跨景观的长时序、实时观测。”昆明滇池高原湖泊研究院张志中补充说。

如何有效地对鸟类进行分类？成为调查面临的困境，摸清鸟类“家底”，也就成为了保护生物多样性的重要一环。在此背景下，传统调查方式已难以满足需求，相机拍摄、红外相机记录等新技术应运而生，为生物多样性调查带来了新的突破。

然而，突破远不止于此，跨学科融合的技术革新尝试正在发生。“中国科学院昆明动物研究所联合了中国科学院半导体研究所、昆明滇池高原湖泊研究院、云南省城市生物多样性国际研发中心的研究者们展开合作。充分利用5G网络、高清监控探头、无人机影像记录等，研发具有自主知识产权的鸟类数量统计、叠飞等先进的算法。这套算法不仅解决了传统鸟类统计需要大量人工投入的难题，也为更精准开展‘鸟类普查’奠定了坚实基础。”李维薇介绍道。

“千锤百炼”出的“火眼金睛”

谈起“鸟口普查”，李维薇感叹道：“这是一套全面系统性的‘大动作’，不是一蹴而就的，需要大量数据和实践，方可锤炼出‘火眼金睛’。”

在识别过程中，系统是如何提取出关键特征，以区分不同种类的鸟类的？项目团队中的技术成员，来自中国科学院半导体研究所的王洪昌给出了他的答案。

AI系统“捕捉”到的多种鸟类

鸟类细粒度识别面临的关键挑战，在于不同种类之间的差异往往十分细微。“为精准区分鸟类，我们自主研发了基于深度学习的细粒度识别算法，并构建了涵盖国内1200种鸟类的图像数据集。通过持续改进与优化，该算法能够克服光照、距离等不利条件影响因素，从而实现对不同鸟类种类的精准识别。”王洪昌解释道。

对外观相似或极为稀有的鸟类，系统如何确保准确识别？王洪昌介绍道：“在数据方面，我们首先需要收集和标注更多的数据，特别是稀有类别的数据。这包括获取多样化的图像背景、角度和条件。”

为了训练模型，技术团队通过开放场景的实地采集的方法，获取鸟类的图像和声音数据。采集完成后，还会应用智能噪声数据清洗技术对多模态数据进行处理，并通过专家验证，严格控制数据质量。最终收集到足够多且高质量的鸟类图像和声音数据。

扩大“鸟类识别”朋友圈

回忆起“鸟口普查”，李维薇想起那次和团队在翠湖东门湖中，鸟岛上的苍鹭、夜鹭、白鹭、牛背鹭、池鹭进行识别后，之后训练模型可以认出“落霞与孤鹜齐飞中”的那只“鹜”——黑水鸡。识别系统不断智能，“鸟类识别”朋友圈也不断扩大。

如何把“AI”落地到实地？为此，技术团队在滇池草海和外海连接处的一片水域——滇池大泊口水域开展了应用。据昆明市滇池高原湖泊研究院调查统计，2021—2022年滇池湖滨湿地共调查到鸟类16目50科175种6.2万余只，其中水鸟7目14科64种5.6万余只，林鸟9目36科111种5000余只。

AI系统识别到黑水鸡

目前，基于AI的鸟类智能监测新技术已在滇池大泊口水域监测到了包括红嘴鸥、棕头鸥、赤膀鸭、罗纹鸭、绿头鸭、斑嘴鸭、赤嘴潜鸭、红头潜鸭、小䴙䴘、黑水鸡、白骨顶、矶鹬、池鹭、苍鹭、中白鹭、白鹭、和黄苇鳽在内的17种水鸟，同时还监测到了包括黑卷尾、白鹡鸰、黄臀鹎等多种滇池常见林鸟，基本实现了红嘴鸥、骨顶鸡等多种越冬候鸟迁徙时间，比如候鸟抵达、飞离以及停留时长的精准监测。“未来我们也期待着AI赋能‘鸟口普查’不断扩大应用范围。”张志中说。

初秋时节， 微风徐徐，夹杂着丝丝清凉，时不时掠过水面的鸟儿、悦耳的鸟鸣声，让滇池变得更加自由与灵动。开窗聆听鸟语，沐浴花香，一幅美妙的城市生活画卷跃然纸上。

（图片由受访者提供）