雷佳琳

只要聽(tīng)鳴叫聲，它就能分辨出是什么鳥(niǎo)；在人類眼中，仿佛長(zhǎng)得一模一樣的灰鶴，它卻能逐一識(shí)別；它還能和野生動(dòng)物一起遨游世界，它就是濕地中神奇的“生態(tài)醫(yī)生”！在它的幫助下，研究人員可以監(jiān)測(cè)并獲取濕地中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)威脅濕地安全的情形進(jìn)行預(yù)警和處置。

智慧濕地系統(tǒng)由前端感知設(shè)備、人工智能算法、濕地?cái)?shù)字孿生底座和智慧濕地系統(tǒng)管理平臺(tái)組成。

前端感知設(shè)備是濕地中的“智慧之眼”，安裝在濕地各個(gè)部位的感知硬件，能夠精準(zhǔn)測(cè)量濕地的各項(xiàng)指標(biāo)、數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)濕地的生態(tài)“體征”。

這些寶貴的數(shù)據(jù)被送到智慧濕地系統(tǒng)的“大腦”——高級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。通過(guò)復(fù)雜的人工智能算法進(jìn)行分析，高級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠從海量的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，形成對(duì)濕地健康狀況的全面診斷。

濕地?cái)?shù)字孿生底座可以為研究人員提供虛擬實(shí)境，讓他們?nèi)媪私鉂竦氐慕Y(jié)構(gòu)和變化。

智慧濕地系統(tǒng)管理平臺(tái)則如同醫(yī)院的指揮中心，它將各個(gè)部門(mén)的信息整合，為研究人員提供全局性的濕地健康管理方案。

幾種鳥(niǎo)類的聲音頻譜圖，可以看出聲音的能量變化和鳴唱規(guī)律

在濕地中，布設(shè)著一些由四路拾音器組成的聲紋采集陣列。它們能夠精準(zhǔn)地捕捉100米半徑內(nèi)的聲音，如同靈敏的耳朵，聆聽(tīng)著動(dòng)植物的私語(yǔ)。

這些設(shè)備集成了專有的聲紋識(shí)別模型，可以實(shí)時(shí)處理、識(shí)別采集到的聲音數(shù)據(jù)。為了支撐算法識(shí)別的準(zhǔn)確率，研究人員采集并建立了目前中國(guó)最大的鳥(niǎo)類聲音數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了1400多個(gè)物種、1億多條聲音，對(duì)于常見(jiàn)物種的識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。

研究人員是如何“教會(huì)”計(jì)算機(jī)模型識(shí)別鳥(niǎo)類聲音的呢？首先，對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境；接著，通過(guò)提取聲音特征，將聲音信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)模型能理解的形式；隨后，引入深度學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)；最后，通過(guò)研究人員的反饋和再訓(xùn)練，提高計(jì)算機(jī)模型的準(zhǔn)確性，使其能夠準(zhǔn)確辨識(shí)不同鳥(niǎo)類的鳴叫聲。

特制的可移動(dòng)式監(jiān)測(cè)設(shè)備，集自供能、可升降觀測(cè)、可移動(dòng)、邊緣計(jì)算、存儲(chǔ)和顯示等功能于一體。其中，定制的邊緣計(jì)算設(shè)備搭載了鳥(niǎo)類圖像識(shí)別算法，能夠?qū)崟r(shí)處理視頻數(shù)據(jù)，如同炯炯有神的“眼睛”。識(shí)別算法包括目標(biāo)檢測(cè)和細(xì)粒度識(shí)別，可以實(shí)時(shí)估算視頻中的鳥(niǎo)群數(shù)量和種類。

背負(fù)式跟蹤器佩戴示意圖

數(shù)字孿生技術(shù)如同濕地的時(shí)空漫游者，通過(guò)實(shí)景動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)構(gòu)建濕地的數(shù)字化副本。這個(gè)“時(shí)空漫游者”可以穿越濕地的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)，為生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。數(shù)字孿生成為濕地保護(hù)的得力助手，通過(guò)科技之眼，我們能更全面地了解濕地，更智能地守護(hù)濕地。

通過(guò)佩戴在野生動(dòng)物身上的衛(wèi)星追蹤設(shè)備，研究人員可以按需采集多維度數(shù)據(jù)，例如位置、活動(dòng)狀態(tài)、體征等。它就像地球探險(xiǎn)家一樣，讓我們與野生動(dòng)物一同漫游世界，了解它們的足跡、生活。

西溪濕地?cái)?shù)字孿生系統(tǒng)展示頁(yè)面

在濕地的奇妙世界里，智慧濕地系統(tǒng)這位敏銳的“生態(tài)醫(yī)生”，以先進(jìn)的科技裝備為濕地的生態(tài)“體征”進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。未來(lái)，隨著數(shù)據(jù)的積累與融合，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，“生態(tài)醫(yī)生”的智能化水平將不斷提升。

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 / 周游）