03.02 南極快能穿短袖了,那裡的企鵝還好嗎


南極在大家的印象裡,荒蕪,冰雪覆蓋,極寒地帶,但就是這個冷得不行的地方今年被測到氣溫首次突破20℃,雖然這只是南極某一天的最高溫度,不代表南極每天都是如此,但是在極寒地帶超20℃情況的出現,彷彿是自然界釋放的一個信號——南極正在逐漸變暖。


南極快能穿短袖了,那裡的企鵝還好嗎


20℃,距離可以在南極穿短袖還有多少天呢,但我們希望這一天永遠別到來,要知道,南極升溫並不是什麼好事。


南極,全球變暖速度最快的地區


全球變暖是近年來深受關注的話題,其中一個重要的問題就是由於變暖的氣候,融化了南極和其它大陸上的冰雪,這將導致全球海平面上升。


南極快能穿短袖了,那裡的企鵝還好嗎


南極半島是地球上變暖最快的地區之一。根據世界氣象組織(WMO)的數據顯示,過去50年裡,南極半島的氣溫上升了近3℃。這3℃看起來好像很少,但是對於南極來說事關重大,西部邊緣的冰川約有87%在同一時期內退縮,並且大多數冰川退縮速度在過去的12年裡有所加快。


冰川原本安靜的沉睡在兩極,不斷刷新記錄的氣溫正在加速它們的消逝,而生活在那裡的企鵝們還好嗎?


企鵝,正在以驚人的速度減少


作為南極大陸的代表物種之一,企鵝正身處在這場南極升溫冰川融化的最前線。據參加綠色和平組織考察的科學家近期發現,自1971年最後一次調查以來,該地區一個重要棲息地象島的帽帶企鵝數量銳減了約60%,目前不到53000對。另一品種帝企鵝則遭受了史無前例的繁殖問題,甚至有可能在2100年消失。


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並且在企鵝圈還出現一種現象:帽帶企鵝數量在減少,巴布亞企鵝的數量卻在增加。帽帶企鵝和巴布亞企鵝共用一個棲息地,這兩種企鵝都偏愛南極磷蝦,但是在過去的幾十年,溫暖的海水和不斷減少的海冰讓磷蝦越來越少,在這過程中,巴布亞企鵝也在轉換自己的飲食習慣——從幾乎專以磷蝦為食發展到包括食用魚類等更廣泛的飲食。與此同時,科學家發現帽帶企鵝的飲食並未發生變化,所以它們有部分可能是因為氣候變暖而“餓死”的。


總之,雖然可能有幾個因素在起作用,但是氣候變化在關於企鵝數量銳減這件事情脫不了干係。因此保護企鵝迫在眉睫。


AI,企鵝點名黑科技


保護企鵝,科學家已經在行動,不過他們在第一件事就犯了難——數企鵝,畢竟確定好數量,以及它們在哪才能更好進行有針對性的保護措施。研究人員通過照相機捕獲數百萬張照片,環境科學家已經蒐集了不少有關於企鵝種群數量下降的豐富數據,但是對它們進行計數卻十分的困難。就像人一多圖像所面臨的問題一樣——變形,遮擋,還有同一張圖片中的密度差異,攝像機角度的多樣性等等,導致在企鵝點名,“數人頭”這件事情上困難重重。


南極快能穿短袖了,那裡的企鵝還好嗎


現在,出現瞭解決方案——由數據科學公司Gramener,獨立軟件供應商(ISV)和英特爾®AI Builders計劃的成員共同開發的用於檢測和計數企鵝的深度學習應用程序。


該模型使用基於密度的計數方法,從圖像中近似估計不同大小簇中的企鵝數量。這個過程中,由於該任務利用了巨大的數據集,研究人員使用了英特爾®至強®可擴展處理器來優化框架,解決方案最初是在由Microsoft Azure *驅動的虛擬機上實現的。然後使用英特爾®AI技術和英特爾®PyTorch優化 * 進行基準測試。這種配置有助於Gramener大規模訓練算法,以可能更低的計算成本獲得所需的性能。


南極快能穿短袖了,那裡的企鵝還好嗎

圖片來源:https://penguin-counting-app.azurewebsites.net/


通過基準測試,Gramener可以使用針對Pytorch的英特爾優化,OpenCV以及針對英特爾®至強®可擴展處理器進行了優化的其他工具和庫,將模型訓練時間從幾天縮短至數小時。


這樣一來,確定了某一地區企鵝的數量,這些基礎數據將會對未來保護南極企鵝們起到至關重要的作用——科學家,動物保護學家基於這些數據也能觀察到企鵝的數量的變化,側面瞭解南極的現狀,並作出更加有針對性型的措施來保護這些可愛的企鵝們。


人工智能除了能在商業領域上大放異彩以外,在對於保護生物多樣性方面也正在發揮著它的作用,如果生物多樣性不復存在,那麼人類的未來將會面臨重大的挑戰,有效保護生物多樣性,善於運用新科技來保護動物和環境,也是在一定程度保護著我們自己。


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