人工智慧新應用 AI辨識結合保育有望減少人象衝突

2020年12月31日

環境資訊中心綜合外電；范震華翻譯；賴慧玲審校；稿源：Mongabay

當大象趁著夜色來到甘蔗田邊覓食，69歲的泰國農民烏通．坎頌（Uthorn Kanthong）早就埋伏在旁。跟其他鄰居一樣，為了驅趕偷吃作物的大象，他通常會在田裡看守到半夜才返家休息。但是2018年的某個晚上，烏通遲遲沒有回家。

烏通的女兒非常擔憂，動員所有親友四處搜尋他的下落。幾個小時後，當地的救難人員在烏通的田裡發現他的屍體。他的手腳和肋骨有多處骨折，身旁有大象的腳印。附近國家公園的主任懷疑，「兇手」是一隻名叫 Bieng 的公象。不久前，有人通報這隻公象偷襲鄰近的農田。

環團開發人工智慧系統沒網路也能傳送大象入侵警示

《曼谷郵報》報導了烏通的故事，但這對與大象比鄰而居的村民來說，早已不是新聞。雖然大象受到世界各地人們的喜愛，但農民通常很害怕、甚至是厭惡這些會入侵他們的農田和村莊造成破壞的大象。由於象群的野外棲地和食物來源不斷縮減，大象來襲成了村民揮之不去的夢魘。

每年都有數百位村民和大象在這樣的衝突中喪命。隨著森林消失和人口增長，人類和野生動物的生活空間越趨緊密，發生衝突的機會也因此日益頻繁。但，如果有一個小到幾乎看不見、卻非常聰明的攝影機，能在一開始就阻止衝突發生呢？

1 影像面板顯示WildEyes優秀的大象辨識能力，這個AI系統的訓練不侷限於特定物種，因此可以辨識亞洲象、非洲森林象和非洲草原象。圖片來源：RESOLVE — 影像面板顯示 WildEyes 優秀的大象辨識能力，這個AI系統的訓練不侷限於特定物種，因此可以辨識亞洲象、非洲森林象和非洲草原象。圖片來源：RESOLVE

被命名為 WildEyes 的新型人工智慧（簡稱AI）攝影裝置，有可能提供這種預警功能，同時拯救大象和人類的生命。WildEyes 由環保團體 RESOLVE 和軟體開發商 CVEDIA 研發，其關鍵能力是擁有能進行AI演算功能的影像記憶卡，即使沒有網路連線，也可以在偵測到動物時即時加以辨識。

RESOLVE 的「野外科技暨生物多樣性與野生動物解決專案」執行長狄納斯坦（Eric Dinerstein）表示，工程師可以訓練AI辨識特定物種或人造物。當動作感測器發現相符的物體時，便會發出警報，不論對象是正在接近的象群、一隻老虎、或是帶著槍的盜獵者。若有2G行動網路，這個攝影裝置會將圖像傳送到指定的手機和電腦；若無，則會以無線電訊號傳送警報。

訓練AI辨認物種應對野外限制

領導 WildEyes 系統開發的狄納斯坦表示：「我們掌握了許多能徹底改變保育工作的新興科技。我們進行的方式以及這個系統的獨到之處，在於我們沒有改變相機的結構和原理，只是在晶片內建AI運算功能以偵測特定目標。」

軟體開發商 CVEDIA 指出，這個演算技術的優勢來自於訓練AI辨認標的物的方法。與傳統餵大量影像資料給AI學習的方式不同，CVEDIA 讓這個系統能對標的物進行更逼真的3D模擬。

執行長維恩芬（Arjan Wijnveen）受訪時以「皮克斯不同於好萊塢之處」來形容這套新的學習方法。新的方法能讓電腦學習同一物種的個體差異變化，以及一隻動物的多種姿勢和不同角度的樣貌——傳統訓練方法若要達到這樣的成效，得從野外實地拍攝大量照片來訓練AI，而這麼做相當曠日廢時。

狄納斯坦指出，這個設計不只讓這套AI系統在辨認標的物上更具優勢，還能從各種角度進行辨識。監測攝影裝置通常必須架在高處，以避免被高大的大象毀損，或是被害怕曝光行蹤的違法者破壞。這套攝影偵測系統可以輕鬆應付拍攝角度偏差帶來的辨識困難。

2 以多種3D模擬效果來訓練WildEyes AI系統辨識一隻老虎。這個方法可以讓偵測系統在任何拍攝角度和背景下皆能辨識老虎。圖片來源：RESOLVE — 以多種3D模擬效果來訓練 WildEyes AI系統辨識一隻老虎。這個方法可以讓偵測系統在任何拍攝角度和背景下皆能辨識老虎。圖片來源：RESOLVE

相機架設在野外時，所有的訓練已儲存在記憶卡的深度神經網路（deep neural network），其所使用的技術與可以立即辨認路口行人的自動駕駛系統相同。WildEyes 的相機是由 RESOLVE 的工程師古力克（Steve Gulick）設計，相機固定在一條漆有保護色的細帶上，上頭裝有1個動態偵測器和2個能夠適應不同環境光的感測器。相機電力來自1顆電池，能撐至少一天半。

在對的地方設置足夠相機有機會取代昂貴的防獸設備

NGO奧科斯研究院（Instituto Oikos）東非坦尚尼亞辦公室的科學顧問塞皮（Silvia Ceppi）認為，WildEyes 具有與現行嚇阻系統整合的潛力。奧斯科研究院提供農民應對人獸衝突的教育訓練，以及由非政府組織「蜜鴷（Honeyguide）」設計的動物嚇阻包，其內配有強光、噪音、辣椒粉等工具，能以人道的方式驅走非洲象。

塞皮表示，大象通常在夜間入侵農田。「侵襲作物的動物們行動迅速，這是農夫在應對上的一個關鍵弱點。長期缺乏睡眠和保持警覺狀態，以及在濕冷季節留守田野的挑戰，會讓人身心俱疲。而WildEyes系統有機會讓農民得以喘息，只需在威脅真的出現時保持警醒。」

印度政府瀕危物種管理部的野生動物學家潘達夫（Bivash Pandav）長期研究人象衝突。他認為這套人工智慧系統有可能取代目前昂貴又耗時的防獸設備，像是為野生動物戴上無線電項圈或設置電圍籬。印度是世界最大亞洲象族群的家，根據其環境部最近的估算，每年有超過500人和100隻大象死於人象衝突中。

3 坦尚尼亞的農夫使用蜜鴷動物嚇阻包裡的汽笛和強力手電筒保護自己的田。為了防止大象和其他動物來找麻煩，許多農夫得冒著惡劣氣候和被野生動物攻擊的風險，長時間在田裡守衛。圖片來源：奧科斯研究院東非辦公室 — 坦尚尼亞的農夫使用蜜鴷動物嚇阻包裡的汽笛和強力手電筒保護自己的田。為了防止大象和其他動物來找麻煩，許多農夫得冒著惡劣氣候和被野生動物攻擊的風險，長時間在田裡守衛。圖片來源：奧科斯研究院東非辦公室

潘達夫說：「關鍵在於觀察大象，了解牠們的移動模式，在合適的地點設置足夠數量的相機。」他表示，大象通常會成群依循固定路線突襲農園。掌握象群出沒的知識，就能選擇設置人工智慧相機的最佳位置，及早預警。

潘達夫補充：「對我而言， WildEyes 的最佳用途是避免人類與大象不期而遇。」有了這個預警系統，野生動物管理者或村莊守衛便能提早做好準備，以人道的方式驅走大象。

大象偵測系統是 RESOLVE 最早進行實地測試的項目之一。現在WildEyes AI也已被訓練來識別其他動物，包括老虎和雪豹。研發人員認為WildEyes未來還可以有多種應用方式，例如偵測出現在島嶼上的入侵種、偵查闖入野生動物保護區的盜獵者，或是辨認出曾多次被拍攝到的野生動物個體。

CVEDIA 公司目前已著手打造「森林守衛者AI系統」（ForestGuard AI），訓練 WildEyes 辨認闖入森林伐的卡車，以便在不法人士下手砍樹之前便逮住他們。

奧科斯研究院科學顧問塞皮認為，這個新系統的實用性將取決於成本。

「要讓人獸共存機制能夠永續進行，且不用依靠個人捐款或政府補助，唯一的方式是直接投資社區，讓社區來帶領整個保育的過程。」塞皮建議 RESOLVE 或其他合作單位在推動先導型計畫時，補助 WildEyes 系統的建置成本並提供社區所需的支援。

了解在地需求、降低成本打造良好的保育科技

「根據我們的經驗，農夫們願意負擔購買強力手電筒所需的五成費用，而這是動物嚇阻包裡最貴的器材。他們願意花錢投資在可信度高並且能有效保護作物的科技上。」

4 坦尚尼亞居民搗碎辣椒。製作辣椒粉非常耗費人力，成品將被放入掛在農田圍籬的提包來驅趕大象。圖片來源：奧科斯研究院東非辦公室 — 坦尚尼亞居民搗碎辣椒。製作辣椒粉非常耗費人力，成品將被放入掛在農田圍籬的提包來驅趕大象。圖片來源：奧科斯研究院東非辦公室

狄納斯坦指出，WildEyes 的初始價格約為每組450美元，但低成本的製程會讓價格逐漸下降。相較之下，奧科斯研究院東非辦公室提供的蜜鴷動物嚇阻包（包含手電筒、汽笛、煙火和辣椒彈，可用來嚇退水牛、大羚羊、斑馬、叢林豬、狒狒等其他具破壞性的動物）要價385美元。

由於當地農民最低月薪為80美金，嚇阻包的費用通常由多位農民一起分攤。另外，普通的自動相機監測系統價格從100到1000美金不等，但無法發出即時警報。

狄納斯坦認為：「為了創造更好的保育科技，你必須做3件事：必須與在地連結並從田野經驗得知在地的需求，並提供能夠解決的技術。最後，你必須讓這個解決方法便宜可得。」

他希望在2020年底前能產製出1000組 WildEyes 設備。對人和大象來說，這款系統都是盼望已久的即時雨。

根據世界自然基金會（WWF）的資料，近一個世紀以來，亞洲象族群的數量從10萬頭下降到至3萬5000到5萬頭；同一時間，非洲象的族群數則從300到500萬銳減至47萬到69萬左右。非洲森林象的狀況最為嚴峻，根據一篇文獻的估測，光是在2002年到2011年間，牠們的族群就減少了62%，地理分布範圍少了30%。

也許在未來，我們可以保護大象，也可以讓農民睡得更安穩，因為人工智慧系統將會代替農民的眼睛守護他們賴以為生的農田。