AI“翻译官”新技术 让普通人也能“读懂”动物行为

AI“翻译官”新技术 让普通人也能“读懂”动物行为

AI“翻译官”新技术 让普通人也能“读懂”动物行为

研究人员采集动物数据。

郭松涛(左)与同事在从事研究工作。

一山为啥不能容二虎?鱼类为啥要洄游?同一只小鸟为啥会有不同的叫声?大自然里,动物们的行为都有自己的“想法”。

为了解动物行为背后的秘密,人类一直在探索研究。近日,此前研发“猴脸识别”技术的西北大学郭松涛团队再次发布重要成果——一种可以实现动物行为智能识别和自动量化的开源AI框架。

简单来说,这个AI框架就像一位“翻译官”,让人可以通过算法,在实验室内推断出动物行为背后的含义。目前,该框架已在川金丝猴等10种代表性野生动物的自动行为识别和测量上得到了验证。

不妨大胆设想,在未来的不断研究深化下,当你牵着小狗走在街头,点一点手机,就能破译它的“语言”,实现跨物种的交流,该有多酷!

1 通过AI“洞察”动物行为

动物行为是常见但又复杂的自然现象。自古以来,人类执着于观察动物行为,了解动物习性。尤其是近百年来,人们一直通过肉眼观察来记录和研究动物行为,随着视频技术的发展,可以进行更精细的研究。但不论是圈养或野外环境,研究人员对动物个体的精准识别和跟踪均存在较大困难。

“采集一项数据,需要研究人员进行长时间的不间断记录和分析。”郭松涛介绍,这样的工作对于个人来说任务量非常巨大,也相当枯燥,甚至有些任务难以完成。“人工智能技术给我们提供了一个很棒的解决方案。”他说,在实践中,科学家们仍将了解动物行为的方案落脚在研究其个体之上,通过对个体行为的全周期了解,进而拓展到该个体所属的整个物种。

此次新发布的研究成果就是基于人工智能技术的发展。借助这种技术,研究人员实现了野生动物行为精准自动识别,以及行为自动化监测的技术突破。

“我们用多种监控设备获取野外动物影像资料,进而用算法对获取的画面进行系统化量化和自动分析跟踪,‘轻而易举’地就能对动物行为进行识别。”郭松涛说,在构建框架时,他们反复试验,最后将动物的整个身体布列出17个点,通过这些点的结构运动,分析其行为。“它不再是依赖于对某一姿势或动作的解读,而是对全流程的分析。”郭松涛说,这种结果排除了人为观察的干扰,更为客观。

2 已能识别10种野生动物行为

值得一提的是,曾火上热搜的“猴脸识别”技术也由郭松涛团队研发。此次发布的动物行为技术识别正是在结合了“猴脸识别”技术上完成的一项技术创新。

“我们所研究的群体数量较大,如何区分每一个个体,‘猴脸识别’技术发挥了重要作用。并且,在分辨出个体的基础上,才能对其个体的行为识别进行连贯而系统的分析。”郭松涛把“猴脸识别”技术比作行为识别技术的铺垫。通过这两种技术的结合,研究人员能够自动化检测和测量野生动物全周期的行为特征。

目前,该框架在3种灵长目物种(川金丝猴、狐猴、狒狒)、3种食肉目物种(老虎、棕熊、黑熊)、3种偶蹄目物种(羚牛、列氏水羚、角马)以及1种奇蹄目物种(斑马)共计4大类动物10种代表性野生动物的自动行为识别和测量上得到了完美验证。

技术可广泛应用于圈养动物日常活动规律监测和关键行为异常预警、野生动物行为数据分析和习性研究以及实验动物健康状态监测。

3 让普通人了解动物内心世界

郭松涛已在动物行为研究领域扎根20余年,他深刻地体会到技术为科研带来的进步。

当框架能够精准捕捉动物们的“日常节奏”,为每一个动物个体建立行为档案,不仅为此后的科研建立数据库,也为普通人了解动物的内心世界提供了一个窗口。

在郭松涛的印象中,进行研究的过程中,有一项关于川金丝猴的行为分析令他始料未及。“我们从前总是认为猴子张大嘴露出獠牙时,是处于一种威胁的状态,但通过行为分析,事实上并不是这样。”郭松涛说,经过数据采集和分析,他们发现,猴子总是在动物打架后,在应对它的家庭成员时露出这样的表情。“它们总是带着这样的表情拥抱家庭成员,以此进行安抚,所以这类表情应该是一种安慰的信号。”

对于团队博士生刘佳而言,框架数据的采集确实带来许多挑战。不过,在采集过程中,观察到动物家族之间类似人类的互动时,他又感受到行为研究的价值。“当你预判到动物的下一个动作并被验证时,那种成就感难以言喻。”

当下,郭松涛最为期待的,是希望同行的研究者们都能将此框架应用起来。“这是公开发布的,不收取任何费用。”他说,框架的发布,就是希望更多的人参与进来,促使技术迭代、精度提高、互相帮助。“我们提出概念和框架,这只是一个基础的平台,希望在平台上大家可以发挥自己的优势,共同完善,可以这么理解,我们现在做出了一辆车的底盘,很期待大家在这个底盘上放上不同的车辆。”

华西都市报-新闻记者 戴竺芯 受访者供图

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