刷臉消費、刷臉進(jìn)門(mén)……人臉識別屢見(jiàn)不鮮，但是，給大熊貓做的“熊臉識別”，你聽(tīng)過(guò)嗎？
今年3月，西華師范大學(xué)大熊貓研究團隊陸續在國際權威期刊發(fā)布系列關(guān)于大熊貓保護的研究成果，回答了關(guān)于“投入大量資金建設大熊貓保護區是否能夠阻止人類(lèi)活動(dòng)對棲息地恢復的干擾”等熱點(diǎn)問(wèn)題。
張晉東教授參與的大熊貓研究團隊與鄭伯川所在團隊進(jìn)行合作，以25只圈養大熊貓的6.5萬(wàn)張面部照片為基礎，利用深度學(xué)習技術(shù)，成功建立大熊貓面部識別網(wǎng)絡(luò )，平均識別率達到95%，解決了大熊貓長(cháng)期野外跟蹤和監測數據沒(méi)有合適方法來(lái)識別和監測大熊貓目標個(gè)體的技術(shù)難題，可用于大熊貓等野生動(dòng)物的個(gè)體識別、生活史和社會(huì )機制等研究中。
3月29日，記者通過(guò)郵件，聯(lián)系上正在美國的張晉東教授，為我們解答了“熊臉識別”的研究問(wèn)題。
A
此前如何識別？
查咬節、找糞便弊端多
成都商報-紅星新聞：此前，大熊貓科研團隊對大熊貓目標個(gè)體的識別和監測，主要采取什么樣的方法？有什么弊端？會(huì )出現什么樣的誤差？
張晉東：此前，科研團隊對于大熊貓的個(gè)體識別和監測一直沒(méi)有一種較成熟方法，傳統的方法主要有以下幾種：
1、距離-咬節法（咬節，即大熊貓糞便中的竹莖），這種方法比較成熟，廣泛應用于大熊貓的調查，操作性強，可反映大熊貓種群的時(shí)間變化特征，存在的問(wèn)題是：大熊貓的移動(dòng)距離受多種因素影響（如繁殖、季節、個(gè)體差異、食物獲取等），很難獲取區別不同個(gè)體的閾值；
2、分子生物學(xué)方法，這種方法目前應用最廣泛，也最可靠，但這種方法消耗較多的人力物力，同時(shí)在野外很難找到新鮮的可供進(jìn)行DNA提取的大熊貓糞便；
3、利用觀(guān)察者的經(jīng)驗，從大熊貓的體型、外貌特征差異、走路姿勢等綜合判斷，這種方法對于數量小的大熊貓種群的效果較好，但對于長(cháng)期研究（例如涉及到多個(gè)研究者、多個(gè)研究時(shí)間段的交接、數據整合）或者個(gè)體數量多的大熊貓種群（個(gè)體數量增多意味著(zhù)需要比較、記憶的特征增多，過(guò)多則容易引起個(gè)體誤認）；
4、其他方法，如利用足跡識別，模型很好，但是在野外很難采集到大熊貓的新鮮足跡。通過(guò)照片進(jìn)行個(gè)體識別，目前也有其他團隊在做，也取得了進(jìn)展，我們希望和其他團隊的工作進(jìn)行比較或者合作，以更好更準確地進(jìn)行大熊貓個(gè)體識別。
此外，關(guān)于大熊貓個(gè)體監測可以用GPS項圈追蹤，對需要追蹤監測的個(gè)體進(jìn)行麻醉并佩戴GPS項圈，優(yōu)點(diǎn)是能夠準確追蹤，并且可以實(shí)時(shí)獲取需要的行為數據，缺點(diǎn)是這種方法同樣對于個(gè)體數量多的大熊貓種群不適用（不可能去捕捉每一只大熊貓），同時(shí)因為需要捕捉大熊貓，在這個(gè)過(guò)程中，可能存在誤傷大熊貓的風(fēng)險，同時(shí)GPS項圈的使用壽命較短，在長(cháng)期研究中同樣不適用。
B
系統咋建起來(lái)的？
6個(gè)大學(xué)生拍了6.5萬(wàn)張照片
成都商報-紅星新聞：此次大熊貓面部識別網(wǎng)絡(luò )是基于什么樣的數據基礎？
張晉東：我們的基礎數據來(lái)自四川三個(gè)基地的25只圈養大熊貓，主要是利用數碼相機和手機拍攝。
唯一的要求就是照片需要較清晰地獲取大熊貓面部特征，并且大熊貓面部照片可呈現的特征多樣性越高越好，如進(jìn)食、休息、嬉戲等，以便在后續遇到各種類(lèi)型個(gè)體照片時(shí)能夠較好地識別。
成都商報-紅星新聞：6.5萬(wàn)張面部照片樣本是如何獲取的？
張晉東：6.5萬(wàn)張照片是西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和數學(xué)與信息學(xué)院的6名同學(xué)一起拍攝的，前后共計拍攝時(shí)間約一周。
C
“熊臉識別”有啥妙用？
既方便管理也方便了游客
成都商報-紅星新聞：“熊臉識別”是如何做到精準識別、識別率達到95%的？
張晉東：“熊臉精確識別”主要因為兩個(gè)方面的努力，一個(gè)是數據方面，不僅量大，我們還對數據進(jìn)行了篩選；另一方面，是數學(xué)與信息學(xué)院鄭伯川教授和何育欣同學(xué)對我們的識別網(wǎng)絡(luò )的不斷調試。我們前后對于技術(shù)的攻關(guān)花費了約半年時(shí)間，最終才有了識別模型的成功和如此高的識別率。
成都商報-紅星新聞：“熊臉識別”的應用，可以具體到哪些方面，可否舉例？
張晉東：“熊臉識別”可以應用到兩方面，一方面是圈養大熊貓，可以為各個(gè)大熊貓建立它們的ID，這既方便管理人員的統一管理，也方便游客們對每只個(gè)體的識別、了解。另一方面，也是我們所更加重視的方面，即野生大熊貓的保護工作，我們下一步工作將考慮結合目前在野外監測中應用廣泛的紅外相機，收集更多的野生大熊貓個(gè)體照片，對這些數據進(jìn)行識別，從而建立野生大熊貓種群身份庫，并實(shí)現及時(shí)監測和大數據分析，為野生大熊貓保護研究做更深入的工作。
張澤鈞：
建大熊貓棲息地保護區可減少人類(lèi)活動(dòng)的干擾
投入大量資金建設的眾多大熊貓自然保護區究竟有多大效能？保護區是否能阻止人類(lèi)活動(dòng)的干擾，促進(jìn)棲息地的恢復？此類(lèi)問(wèn)題一直是大熊貓科研的熱點(diǎn)問(wèn)題。
西華師范大學(xué)張澤鈞教授帶領(lǐng)的大熊貓科研團隊，與來(lái)自美國圣迭戈動(dòng)物園、中國科學(xué)院動(dòng)物研究所和成都生物研究所的科學(xué)家一起，基于全國第三次和第四次大熊貓調查的近五萬(wàn)個(gè)樣方進(jìn)行了大數據分析，對保護區內外大熊貓棲息地的人類(lèi)干擾活動(dòng)和生境質(zhì)量進(jìn)行了綜合比較。
“有證據表明，在過(guò)去，成都平原，甚至廣西、湖南等地也是有熊貓生活的。”張澤鈞教授科研團隊的韋偉博士介紹說(shuō)。研究表明，大熊貓棲息地在保護區內得到的保護要比保護區外更好，中國的自然保護區在過(guò)去幾十年中對大熊貓的保護發(fā)揮著(zhù)巨大作用。
此次研究數據基于全國第三次、第四次大熊貓調查，等同于熊貓界的“人口普查”，但普查的內容卻更為詳盡。“熊貓在哪出現過(guò)，喜歡在什么樣的環(huán)境停留？”韋偉介紹說(shuō)，大熊貓調查每10年進(jìn)行一次，第四次大熊貓調查結束于2012年，在數據的基礎上，團隊還要對每個(gè)保護區進(jìn)行實(shí)地勘察驗證，例如四川的臥龍、唐家河、王朗等自然保護區。“樣本量太大，大熊貓的食物資源、生活環(huán)境信息、個(gè)體信息、繁殖信息……都是需要大量走訪(fǎng)調查的”。（記者于遵素）
(責任編輯：蘇玉梅)
