野象出没请小心！AI上阵，带300头濒危亚洲象重返雨林

胡萝卜、香蕉、苹果、西瓜……

2020年8月12日，第九个世界大象日这一天，亚洲象宝宝“羊妞”在云南省西双版纳傣族自治州野象谷景区迎来了五周岁的生日宴。

▲野生亚洲象“羊妞”过生日

五年前，“羊妞”出生才一个月，闯入了普洱市一户村民家中。它满身创痕，心率不齐、脐带伤口化脓，导致腹腔感染严重溃烂，经专家医疗团队的救治，体质终于逐渐好转。

亚洲象的智商相当于五六岁的孩子，聪明、善于观察又性情温和。在观察到人类具备治病的能力后，有的象妈妈会有意将患有疾病又无力救治的象宝宝“丢弃”到人类生活区附近，向人类求助医治。

在救助团队和“象爸爸”的爱心呵护下，多只像“羊妞”这样的野生象正在云南亚洲象种源繁育及救助中心快乐地成长。

这些可爱而充满灵性的生灵，在我国的总数量仅有区区约300头。

作为亚洲现存最大和最具代表性的陆生脊椎动物，亚洲象数量自19世纪以来迅速减少，已被列为我国国家I级重点保护野生动物、世界自然保护联盟（IUCN）列出的濒危物种。

由于人类活动的干扰，近代物种的丧失速度比自然灭绝速度快1000倍，比形成速度快100万倍，每过1小时，就有一个物种在地球上消失。

霍金曾说过，如果物种消失速度得不到有效改善，地球将在200年内全面毁灭。

守护濒危动物，也是在拯救人类的未来。

但亚洲象体型巨大，重量过吨，对人类来说是庞然大物，一旦跟人类发生冲突，人类毫无还击之力。

如何及时发现野生象正在靠近人类活动区域？如何在监测到野生象的第一时间向附近民众预警？如何通过长期追踪与研究，帮助人类更好地掌握大象的习性和生态变化，为更长远地生态保护带来价值？

如果回到三十年前，人们或许无法想象如今现代科技计算力的澎湃和便捷，能带给缓解“人象冲突”怎样的解法？

而在我们接下来要讲的故事里，人工智能、大数据、云计算等新兴技术正不断扩展创新的边界，科技进步所带来的每一丝温度，对于亚洲象保护都弥足珍贵。

一、与时间赛跑！野生象救援与“人象冲突”事件

2015年5月10日，景洪市勐养镇跳坝河村小组护林员在该村附近发现一头幼象独自徘徊在自然保护区边缘的小河边。

因感觉情况异常，护林员即时向自然保护区管理机构报告。经专家跟踪监测发现，这头小野象出生约8-10个月、体重约300公斤、属于母乳哺养期，仅能采食一些嫩草，不能独立生活，身体日渐消瘦。

在55天的时间内，它如一头无依无靠的孤儿，独自在自然保护区内游走，先后经过芹菜塘、新山、红砂河、四家寨、中田坝和关坪5队等，曾与3个野象群接触，但都未接纳它。

7月19日，监测人员看到小野象体瘦无神有异常，之后发现粪便异常腹泻且粪便中有塑料袋和寄生虫，腹泻病情严重急需救治。经管理部门和专家研究，决定对其进行收容救治。在医生和象爸爸的精心医治和护理下，这头被命名为“小强”的小野象身体正逐渐恢复。

▲野生亚洲象“小强”

2016年10月9日上午，一头亚洲象宝宝不慎落入景洪市勐旺乡大龙山区域山顶上的一个蓄水池，它的爸爸妈妈奋不顾身地下水救援，结果也被困在蓄水池中。

眼看象宝宝即将溺水，西双版纳州职能部门紧急派出直升机、挖掘机、无人机赶赴现场，专家、森林公安、武警、村民协力，在驱赶象群保障现场人员安全的前提下，用挖掘机将钢筋水泥浇灌的水池破开一个3米深的口子，成功救出被困55小时的3头野象。

▲2016年10月11日，3头误入蓄水池的野生象被救

当生病或遇到意外的危险，无助的亚洲象需要人类的救助与守护。但也有些野生象屡屡进入人类活动范围，使得附近居民谈象色变。

“维吒哟”意为“胜利之象”，是勐海一澜沧象群中的一头性成熟的亚成年公象。

2014年以来，该象群不断在勐阿镇辖区活动，频繁损坏农作物，并多次进村入户，给当地群众造成巨大的财产损失。特别是“维吒哟”，经常走街串巷、拦路抢食和损坏过往车辆，在特定路段更是成为出了名的“车匪路霸”。

自2019年3月中旬，“维吒哟”因与另一头成年亚洲象“阿提基多”争风吃醋、打斗失败被逐出象群后，便在村寨间游荡肇事。仅3月17日-24日，“维吒哟”攻击破坏了大小车辆16辆，损毁房屋等基础设施5处，严重威胁当地人民群众的生命财产安全和正常生产生活秩序。

▲野生亚洲象“维吒哟”

2019年4月5日，在地方政府和州县相关部门的指挥下，80人员出动，将前一天晚进入勐阿镇主要街道活动、第二天早晨走到一块已经收割完甘蔗地里的“维吒哟”成功捕获，并于当天下午护送至亚洲象种源繁育基地进行收容救护。

经过一年多的救护，如今“维吒哟”的身体逐步恢复正常，从最初拼命式的“对抗”中逐渐走向防备式“合作”，对待“象爸爸”的态度正在发生改变，已经可以随着“象爸爸”偶尔出去晒晒太阳溜溜弯儿。

据悉，一头成年亚洲象一天约进食300公斤食物， 随着栖息地以及饮食习性不断变化，部分亚洲象走出森林，踏入农地，取食庄稼作物，以致损毁农地和农田设施，甚至出现故意捣乱、攻击人类的事件。

据西双版纳州林业局统计，1991年至2010年，20年里人象冲突致41人死亡、170人重伤，直接经济损失2.7亿元；2011-2017年，人象冲突致32人死亡、150多人重伤。

看起来，亚洲象这样的庞然大物，应该走路、喘气声音很大，但事实上，除了吃东西外，亚洲象的行动相当悄无声息，它们的走路速度又非常快，两分钟就能走一公里，一旦人象狭路相逢，人类可能避之不及。

怎样才能及时发现和救助受伤的野生亚洲象？怎样才能在亚洲象靠近前，赶紧通知附近人类逃离到安全区域呢？

缓解“人象冲突”是实现人与自然和谐共生的长远命题，而监测预警已成为缓解“人象冲突”不可或缺的日常工作。

二、传统监测手段的弊端：观测范围不全、预警信息滞后、监测员安全受威胁

云南西双版纳国家级自然保护区科学研究所所长郭贤明是一名奋战在一线长达35年的亚洲象保护专家，据他介绍，此前亚洲象的监测预警工作，主要依赖人工瞭望或无人机观察，这些方式难以保障全天候实时监测。

人工监测易造成观测不全、位置信息不准确、漏判误判、预警信息传递滞后等情况；无人机能监测到一部分人工监测力所难及的区域，安全性更高，但也存在续航能力有限、雾大时看不清、下雨时无法飞行等问题。

首先，监测频率不足。监测观察员每天早上和下午观测，分别报告1次亚洲象的活动行踪。因监测频率有限，亚洲象实际活动轨迹及对当地群众威胁的信息不够详细，预警效果不佳。

其次，预警反馈流程长。监测观察员上报预警信息，需先将信息报告到村委会或林草局，然后通过短信反馈到村民小组长，再通过喇叭广播、手机短信、电话等形式通知告知村民，这种传播方式会带来一定延迟，可能造成信息无法及时传递到位。

再者，人工监测面临安全风险。2018年2月3日上午7点，云南普洱市澜沧县的两名巡象员因浓雾笼罩没有及时看见象群的位置，不知不觉进入象群活动地带，遂遭象群围攻。

此外，现有监测方式具有一定地域局限性。传统监测方法仅解决了区域内的亚洲象监测工作，不同区域间的数据互不相通，可能导致亚洲象活动位点、活动规律等数据的重复和缺失，也难以实现预警信息全覆盖。

有没有一套系统，可以将人工监测风险高、不能24小时实时监测、预警机制不健全、各区域预警信息割裂分散这些问题一次性缓解？

这是西双版纳国家级自然保护区管护局正与浪潮合作完成的事情。

三、亚洲象生态保护系统：云边端协同作业，边缘端AI模型精度达到96%

在西双版纳自然保护区，一套亚洲象生态保护系统已初步搭建完毕。

这一系统创新性地将云计算、大数据和人工智能等现代信息技术集成运用于野生生物多样性监测，能够在野外实现无干扰的的实时观察，还能对需要帮助的生物展开更为及时的救助。

目前，这套系统可做到全天候实时采集图像及影像数据，边缘端人工智能模型精度达到96%以上，能进行毫秒识别和秒级预警。

▲浪潮亚洲象生态保护系统设施

识别野生亚洲象，可比我们耳熟能详的人脸识别难度大的多。

第一个难点就是数据量匮乏。亚洲象本身数量稀少，出没时间不定，活动范围又广泛，过去采集到的相关影像数据十分有限。

“对于动物研究本身，以前可能一个人毕其一生来收集一点点珍贵的资料，而现在大量通过技术的手段能够实现。”浪潮信息副总裁、浪潮信息服务器产品线总经理沈荣介绍说。

第二个难点是采集环境恶劣、图像模糊残缺。亚洲象在密林之中极易隐藏，识别难度颇高，如果摄像头精度不足，采集到的照片可能不理想。尤其在夜晚光线不足时，如果仅通过一个尾巴、一个背脊来立即判断亚洲象，有时会将监测到的牛、羊等家畜误判为亚洲象。

第三个难点是模型优化。这涉及工程经验和技术问题，关键在于如何能通过小数据量实现快速建模、如何缩短训练和推理时间。

据悉，国际上已有的亚洲象智能识别模型的准确率大概只有60%左右，而由于亚洲象数量稀少、活动范围广，可获得的图片和视频数据样本非常少，这也使得提升模型精度困难重重。

要提高模型的准确率，必须从采集终端出发，部署一套实现计算、存储、网络等资源统一调度管理的完善监测预警系统架构，兼顾数据采集、实时分析预警与模型训练优化。

缺数据，就现场采集。

在端侧，针对传统监测手段粗放的问题，浪潮搭建了由数百个视频监测系统构成的统一数据采集系统，红外摄像机被部署在象群经常出没的64个村寨，实现全天候实时采集图像及影像数据，已收集到上万张野生亚洲象图像资料。

目前在西双版纳，一个月时间视频、图片的数据量就会达到30TB，随着野生亚洲象活动范围扩大，这一数字还将继续增长。

▲红外摄像机拍摄到的亚洲象影像

在边缘侧，摄像机采集到的数据会被4G网络和无线AP组网传输到搭建在浪潮AI服务器AGX-2上的亚洲象识别监测系统，该系统可实现全天候精准识别，并通过数据汇总，对亚洲象行为轨迹进行分析预测和发布，实现毫秒级识别、十几秒发布，然后收到预警消息的附近群众紧急撤离。

针对阴雨天、夜间等画面光线差、模糊、残缺等问题，浪潮又进行了3个多月的算法优化，通过标注亚洲象头部特征、脚部特征、背部特征、尾部特征等，对样本分组进行了大规模的模型的建立和验证，反复比对不同算法对不同验证样本的准确度、修正算法进行验证与优化，将模型精度提高到90%。

为降低误判漏判的概率，系统采集到疑似亚洲象影像后，会预留10秒钟人工判别时间，如果工作人员未在10秒内进行判别，系统将自动将信息发布出去，通知周围人员。

▲亚洲象监控预警中心

在云侧，边缘侧处理后的数据会被传输至云端数据中心的亚洲象深度学习训练平台，帮助模型算法不断优化迭代，提高亚洲象监测的准确性和实时性，如今识别准确率高达96%以上，且仍在不断提升。

此外，边缘侧经过清洗处理的数据也将被用于建立亚洲象库及生物多样性库，包括亚洲象活动时间、位置信息、影像、周边环境特征、行动轨迹等。

这些采集数据也成为亚洲象研究领域的珍贵资源，为科研人员进一步研究亚洲象饮食习性、活动区域、活动时间、物种迁移、种群生存力提供丰富的数据支持，从而能够深入洞察人象冲突原因，为有效预防攻击事件提供更具科学依据的指导，亦为亚洲象栖息地保护和保护区建设提供参考。

例如，通过大数据分析植被变化情况，可指导未来栖息地改造；通过分析食源减少情况，可支撑食源地优化；还可以基于对“问题象”进行精准识别或针对“问题象”做物理隔离等。

▲亚洲象监控预警中心，画面显示活动预警与设备布点位置

“系统建起来以后，我们这个预警的区域，到目前为止还没发生过人员伤亡的事件。”郭贤明所长说。

他也提到，目前监测系统能做到对特定区域的监测和物种识别，还做不到对某一头象的重点关注和特定个体精准识别。

“如果说下一步我们的识别率提高后，我们也希望能够做每一头象的个体识别，因为我们现在个体识别主要还是通过人眼来观察。”郭贤明所长介绍道，象耳朵上有很多不同的缺口，耳垂大小也不一样，可以根据这些特点来进行个体识别，但如果只拍到一个背部或肩部，很难精准确认是那一头象。

沈荣补充说，如果要做对个体大象的精准识别，或者覆盖到更多的生物物种，需要重新训练一套算法模型，系统后续可能会扩展到环境监测等更多方面的探索。

结语：守护雨林童话，亦是守护人类的家

云南西双版纳国家级自然保护区是我国亚洲象赖以生存的雨林家园，在参观野象谷时，我们时时感受着人象和谐共生的那份美好。

在世界大象日这天，我们看见一头头野生亚洲象欢快地吃着东西，偶尔活泼地挥起长鼻，露出憨态可掬的可爱笑容。

它们就像小朋友一样性格各异，有的乖巧，有的调皮，会靠着“象爸爸”撒娇，也会突然鼻子喷水和人类逗趣。

这样美好的画面，需要人们来共同守护。

如今中国亚洲象仅剩三百头，甚至不及一个大型居民区的人口数。而在我们的地球家园，还有很多物种正面临着不同的生存困境。

目前，国际上有超过30000个濒危物种野生生物被列入濒危物种“红皮书”，中国有1200多种濒危动植物，物种以“前所未有”速度濒临灭绝，生态稳定性面临巨大的挑战。

我们不想看见“城市里歌舞升平，森林间挽歌不断”的悲剧不断上演，我们不想看见“世界灭绝动物墓地”再增加新的石碑。

▲北京南海子麋鹿苑的世界灭绝动物墓地

亚洲象生态保护系统的成功，是科技探索野生生物保护的一次创新之举，亦对于存在管理巡护条件有限、科学数据资料欠缺、资料分类与整理困难等共性问题的珍惜物种保护工作具有借鉴意义。

探索宇宙、认识地球、保护生物、开采能源、加速药研、预警灾害……大数据、人工智能、云计算等新兴技术正如春风细雨般渗透入越来越多关乎人类进步与生态保护的大型课题中。

科技能改变生活，亦能将爱变现，伴这奇妙世界荣枯消长，同自然万物生生不息。

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