人工智能破解野生动物监测难点 有了“顺风耳”坐听百鸟鸣

曾经，生物学家在开展野外物种调查时，往往要在山林间跑上数周甚至更久；现在，中国科学院动物研究所工程师林聪田只需坐在办公室，打开电脑，就能实时“看”到温榆河公园内鸟类的活动情况。他所用的秘密武器，是声音。北京秋季的鸟类迁徙季刚刚过去，林聪田团队在温榆河公园布设的三处野生动物声纹智能监测设备，已“听”到了近百种鸟鸣声。

长期以来，鸟类、鸣虫等不易被红外相机探测到的动物，都是野生动物监测的难点。今年7月，林聪田所在的中科院动物所生物多样性信息学研究团队另辟蹊径，在温榆河公园架起野生动物声纹智能监测设备，通过不知疲倦的“顺风耳”，24小时记录周围的每一声虫鸣鸟叫。

两只棕头鸦雀藏在芦苇丛中，“一唱一和”地对话，而在声纹监测数据中，它们的叫声并没有被记者采访时的交谈声掩盖。这得益于林聪田团队设计的算法，有效过滤了环境噪音，样本可以被精准捕捉采集。

短短三个多月，布设在温榆河公园内的三处监测仪就已收集到数万条有效的鸟鸣数据，分别来自中华攀雀、金翅雀等90余种鸟类，其中包括国家一级重点保护野生动物、世界“极危”物种黄胸鹀。鸟类的活动习性也被直观展现，白头鹎、喜鹊、灰喜鹊等鸟类在温榆河公园最为常见，清晨和傍晚是鸟类最活跃的时段，遇到大风、降雨等恶劣天气，鸟类则大多躲藏起来，很少鸣叫。

近年来，中国科学院支持建设的物种多样性数据库取得良好进展，加上人工智能技术突飞猛进的发展，让野生动物监测迎来“智变”。林聪田团队将多维、权威的物种特征数据输入高效的人工智能模型，再结合声纹采集、环境降噪等技术，一套由中科院动物所自主研发的声纹智能识别模型“自然声景智能感知系统”建立起来。

通过边缘计算设备，系统能够实时录制、实时识别、实时访问结果。“2分钟前，发现棕头鸦雀”“1分钟前，发现灰喜鹊”的消息在系统界面不断滚动。

系统还能自动生成频谱图，让声音变为直观的图像。风声、水声等环境音是频谱图的底色，鸟鸣声则显示为亮眼的橙黄色。每种鸟都拥有各自的声音频谱，棕头鸦雀的叫声短促而明亮，形状像一个个小小的纺锤；中华攀雀有着独特的尾音，拖成一道长线；苍鹭的嗓音则洪亮低沉，呈现明显的色块……

现在，林聪田团队已在本市温榆河公园、永定河公园、密云水库等地布设了十余个声纹智能监测点。短短半年间，获取的数据量已超过10万条。

随着生态修复工程的开展，温榆河公园已成为北京的“绿肺”之一。而只有摸清生物的“家底”，才能更有针对性地开展保护。“北京目前活跃的鸟类大约有503种，我们预计，温榆河公园这片区域未来将有超过200种鸟类。与其他同等体量的公园相比，这里的物种会更加丰富。”对于北京生态环境的持续优化，林聪田充满期待。