探訪黃河三角洲東方白鸛之鄉(xiāng)，AI如何助力候鳥保護(hù)？

5月下旬，黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水草豐茂，聚集于此的鳥兒忙著育兒、覓食、休憩，一望無際的濕地景觀令來自都市的人們暫時忘記了日常喧囂，沉浸到獨(dú)特的濕地生態(tài)群落氛圍之中。

小心翼翼地走到路邊一處東方白鸛觀測點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地觀察一根根高壓電線桿上東方白鸛用樹枝搭建的巢。平緩濕地上矗立的高桿，被這種氣質(zhì)不凡的珍稀鳥類用來替代高大喬木，作為繁衍后代的家的牢固基座。東方白鸛鳥巢寬度最大可達(dá)2米，成鳥站在巢旁眺望，從容不凡，有些巢內(nèi)的幼鳥也會站起來張望，離巢翱翔的日子不遠(yuǎn)了。攝影師在草叢中架好機(jī)器，專注拍攝珍貴的影像，突然，一只東方白鸛展翅起飛，時而加速高飛，時而向低處滑翔，攝影師一陣陣克制的驚嘆。

(資料圖片)

東方白鸛是國家一級保護(hù)動物，習(xí)慣涉水覓食，捕食小魚、蛙類和昆蟲。2月到7月，它們集群到黃河三角洲繁育后代。在這片遼闊的鳥類家園，數(shù)百萬只鳥的棲息地，候鳥在大洲大洋間不斷遷徙的澎湃生命故事，在那一瞬間呈現(xiàn)在東方白鸛的飛羽間，引人思考如何與鳥類、與自然和諧相處。六五環(huán)境日到來之際，這份思考對于普通市民和游客而言彌足珍貴，對單凱和他的同事們而言，則意味著堅守和創(chuàng)新的責(zé)任。

“2003年，第一次記錄到一對東方白鸛在我們這里繁殖，當(dāng)時沒有經(jīng)驗(yàn)，近距離觀察把它們給干擾了。”山東黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)管理委員會正高級工程師單凱1997年到保護(hù)區(qū)工作，他向第一財經(jīng)回憶起東方白鸛初到保護(hù)區(qū)的情形，以及當(dāng)年的教訓(xùn)。2005年，終于又有兩對東方白鸛到來，單凱和同事采取了規(guī)范而嚴(yán)格的保護(hù)措施，“那兩對繁殖了7只雛鳥。僅2022年，黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)就記錄到152對東方白鸛繁殖成功，是東方白鸛在中國最大的自然繁殖地，保護(hù)區(qū)共記錄東方白鸛累計繁殖超過2000只，所以也被稱為中國東方白鸛之鄉(xiāng)。”作為黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)成為東方白鸛之鄉(xiāng)的全程親歷者，單凱言語間滿是自豪。

2018年，東營市觀鳥協(xié)會提出將東方白鸛作為東營市市鳥的倡議，這一倡議最終被采納。在東營市墾利區(qū)溢洪河生態(tài)濕地此起彼伏的鳥鳴聲中，協(xié)會會長郭建三微笑著回憶起往事，他告訴第一財經(jīng)，“據(jù)觀測，今年東方白鸛在保護(hù)區(qū)以外的繁殖數(shù)量有望達(dá)到100巢。觀鳥協(xié)會要發(fā)揮民間組織的獨(dú)特作用，聯(lián)合電力等部門，更好地保護(hù)東方白鸛。”

1997年到保護(hù)區(qū)工作后，單凱一直從事鳥類的保護(hù)和科研工作，東方白鸛種群不斷增大，他總結(jié)了兩個原因。“第一是濕地保護(hù)成效體現(xiàn)，特別是2003年以后，保護(hù)區(qū)陸續(xù)開展了多項濕地修復(fù)工程，濕地面積和質(zhì)量明顯提升，這是最基本的原因。第二，我們采取了嚴(yán)格的保護(hù)措施，特別是在東方白鸛的繁殖季節(jié)，嚴(yán)禁人為干擾，給了東方白鸛安全的環(huán)境。”

保護(hù)區(qū)內(nèi)東方白鸛的密度很高，第一財經(jīng)記者在現(xiàn)場看到，電線桿上幾乎都有“房客”。電線桿不夠用，保護(hù)區(qū)就建起人工巢架，“立一根水泥桿，在上面搭建人工巢基座，吸引東方白鸛筑巢繁殖。”據(jù)單凱介紹，現(xiàn)在保護(hù)區(qū)內(nèi)監(jiān)測到的利用人工巢架繁殖的東方白鸛有42對，說明這一措施取得了較為顯著的效果。

候鳥保護(hù)是一項系統(tǒng)工程，高新科技如何助力保護(hù)與科研？作為黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)的“明星”鳥類、東營市的市鳥，東方白鸛活動范圍大，白天和晚上活動習(xí)慣也不同，僅靠人工監(jiān)測記錄，難度非常大。“如果利用高科技的力量，實(shí)施24小時不間斷監(jiān)控，把東方白鸛的繁殖全過程記錄下來，對我們采取相應(yīng)的措施還是非常有幫助的。”單凱說。

2022年，華為TECH4ALL數(shù)字包容項目團(tuán)隊來到黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)，通過“感知+5G+邊緣AI+華為云”的技術(shù)解決方案，助力保護(hù)區(qū)進(jìn)行物種智能識別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、智慧分析、實(shí)時監(jiān)控，為科研、監(jiān)測、保護(hù)等提供了創(chuàng)新方法。高科技的參與，讓東方白鸛、黑嘴鷗等珍稀鳥類的保護(hù)工作有了更樂觀的前景。

六五環(huán)境日到來前，第一財經(jīng)采訪拍攝團(tuán)隊探訪黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)，現(xiàn)場了解保護(hù)區(qū)的鳥類生存狀態(tài)、互花米草治理、科普教育以及運(yùn)用科技手段開展保護(hù)與科研等情況。

高科技助力候鳥保護(hù)

黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)位于山東省東營市黃河入海口，面積達(dá)15.3萬公頃。黃河攜帶的大量泥沙沉積，世界上最年輕的濕地由此誕生并不斷拓展。自然保護(hù)區(qū)以保護(hù)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危鳥類為主要目標(biāo)，每年遷徙、棲息的數(shù)百余萬只鳥，是這片濕地的過客，卻也是主人。正在申報世界自然遺產(chǎn)的中國黃（渤）海候鳥棲息地項目，黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)即為提名地之一。

全球9條鳥類遷徙路線中，黃河口跨越東亞-澳大利西亞和環(huán)西太平洋兩條線路，是候鳥重要的遷徙中轉(zhuǎn)站、越冬地和繁殖地。據(jù)統(tǒng)計，黃河口自然保護(hù)區(qū)有鳥類373種，其中國家一級保護(hù)鳥類26種，國家二級保護(hù)鳥類65種，占中國重點(diǎn)保護(hù)鳥類的24%，有38種超過全球或鳥類遷徙路線上的1%數(shù)量，列入國際重要濕地名錄。

目前世界上有15種鶴，其中亞洲有9種，黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)就有丹頂鶴、白鶴等7種，是世界上鶴種類最為豐富的地區(qū)。這里的東方白鸛繁殖種群近200對，是中國最大的東方白鸛繁殖地，被中國野生動物保護(hù)協(xié)會授予“中國東方白鸛之鄉(xiāng)”稱號；黑嘴鷗繁殖種群超過1萬只，是世界三大黑嘴鷗繁殖地之一，也是“中國黑嘴鷗之鄉(xiāng)”。

保護(hù)區(qū)范圍之外，也有越來越多的鳥類家園。溢洪河生態(tài)濕地就是東營市觀鳥協(xié)會近兩年發(fā)現(xiàn)的位于城市生活污水處理廠區(qū)域的“生態(tài)寶地”，5月底，有40多種鳥類在這塊濕地棲息繁衍，水中小島裸露的泥灘上遍布鳥巢，能看到反嘴鷸、黑翅長腳鷸、普通燕鷗，以及斑嘴鴨、綠頭鴨、鳳頭??、小??等鳥類，鷺鳥種類也很多。生態(tài)環(huán)境越來越好，鳥類的生存空間也逐步拓展。“人鳥共家園是一個很美好的境界。大家經(jīng)常說鳥語花香，鳥語靠的是大環(huán)境，只有大環(huán)境好了，鳥類才會到你身邊，與鳥相伴，生活的美好的境界，大家都可以理解。”郭建三說。

候鳥的種類和數(shù)量，以及覓食、繁殖等活動情況，都是鳥類監(jiān)測調(diào)查的內(nèi)容，也是濕地保護(hù)領(lǐng)域的重要數(shù)據(jù)信息。此前，保護(hù)區(qū)內(nèi)數(shù)量巨大的鳥類都是被專業(yè)人員一只只“數(shù)”出來的。想要數(shù)清楚，需要長期積累的專業(yè)能力、多種野外觀察方法與科學(xué)的計算。如果能將監(jiān)測識別鳥類的工作交給計算機(jī)來做，利用大數(shù)據(jù)和AI解放鳥類監(jiān)測工作，鳥類保護(hù)與科研將得到大幅推進(jìn)。第一財經(jīng)記者現(xiàn)場探訪發(fā)現(xiàn)，在黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)的水鳥保護(hù)及棲息地調(diào)查工作中，人工智能等科技手段已經(jīng)成為不可或缺的力量。

近幾年，保護(hù)區(qū)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、遙感、雷達(dá)、無人機(jī)等科技手段，建設(shè)起“天空地一體化”的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，打造全方位的保護(hù)區(qū)監(jiān)管體系。2022年，華為TECH4ALL數(shù)字包容團(tuán)隊與保護(hù)區(qū)的合作讓這一體系再進(jìn)一步。

在黃河三角洲生態(tài)監(jiān)測中心的大屏幕上，第一財經(jīng)記者看到實(shí)時監(jiān)控記錄的鳥類活動場景。在黑嘴鷗親鳥呵護(hù)下活動覓食的雛鳥，看起來還有些笨拙，尤其可愛。現(xiàn)場工作人員介紹說，以前靠傳統(tǒng)人工方法發(fā)現(xiàn)和記錄這些場景很難，有了TECH4ALL項目， 收集、處理這些信息非常方便。工作人員調(diào)出此前拍攝的東方白鸛孵化幼鳥和集群覓食的畫面，以及從2003年到去年在保護(hù)區(qū)繁殖的幼鳥數(shù)量圖標(biāo)，可視化信息呈現(xiàn)迅速而精確。

AI如何識別鳥類？

“目前信息化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，我們想這些技術(shù)是不是可以應(yīng)用在鳥類保護(hù)領(lǐng)域，這是我們的需求，去跟華為談，一拍即合。”單凱表示，TECH4ALL生物多樣性監(jiān)測項目是華為無償提供給黃河三角洲保護(hù)區(qū)的公益項目，目前運(yùn)行穩(wěn)定。

TECH4ALL數(shù)字包容項目由多方合作共同推進(jìn)而來。作為項目合作方之一，創(chuàng)視智能科技（南京）有限公司執(zhí)行董事魏標(biāo)告訴第一財經(jīng)，“我們公司從2017年開始做生物多樣性監(jiān)測，而華為有強(qiáng)大的數(shù)字賦能的能力，我們結(jié)合保護(hù)區(qū)的需求，提供基于生物的AI識別，于是啟動了這個項目。”

談及參與生物多樣性保護(hù)監(jiān)測項目的經(jīng)歷，魏標(biāo)感慨，以前“數(shù)鳥”是非常艱苦的工作，他特別欽佩單凱這樣長年堅守的科研工作者，“用AI技術(shù)加上動態(tài)分析，很好地減輕了科研人員的野外工作量，讓他們在辦公室就能完成原來必須在野外做的工作，對他們的幫助應(yīng)該是很大的。”

2022年上半年，項目組經(jīng)過多次溝通與考察確認(rèn)了保護(hù)區(qū)的需求。“去年7月份立項，8月基本確認(rèn)了整套實(shí)施方案的細(xì)節(jié)，采用了華為的攝像頭，高變倍低光照，能很好地捕捉到鳥類（影像數(shù)據(jù)）。9月開始實(shí)施，10月平臺上線，效率還是很高的，是全國范圍內(nèi)第一個能在這么短時間內(nèi)立項并上線的平臺。”

魏標(biāo)告訴第一財經(jīng)，TECH4ALL數(shù)字包容項目充分利用了5G傳輸技術(shù)，結(jié)合回傳數(shù)據(jù)搭建起生物多樣性監(jiān)測平臺。“可以提取有效數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的圖表，從而快速支撐保護(hù)區(qū)的工作。”魏標(biāo)說，通過TECH4ALL平臺，“可以看到鳥類數(shù)據(jù)已經(jīng)有了明顯遞增，現(xiàn)在我們識別到各種鳥類25000余次”。

從體長可達(dá)128厘米的東方白鸛，到30多厘米長的黑嘴鷗，鳥類形體差異極大。智能識別充分利用AI的多尺寸識別技術(shù)，“既可以捕捉到非常小像素的畫面內(nèi)容，也可以捕捉1080P及以上像素的鳥類成像，進(jìn)而加以AI分析。多尺寸識別是我們公司的核心技術(shù)”。魏標(biāo)解讀智能識別與數(shù)據(jù)統(tǒng)計的難題與解決方案。

“我們依靠AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的融合，在保護(hù)區(qū)各位專家對鳥類識別技術(shù)的指導(dǎo)下，通過不斷迭代優(yōu)化，大概用半年的時間把鳥類識別的精準(zhǔn)度從原來的60%多提升到90%多，得到保護(hù)區(qū)認(rèn)可，他們把項目成果也用在一些科研工作的數(shù)據(jù)支撐上。”魏標(biāo)表示，通過AI監(jiān)測，能識別到保護(hù)區(qū)東方白鸛“什么時候開始有數(shù)據(jù)，什么時候又沒有數(shù)據(jù)，實(shí)際上能反映出東方白鸛在整個遷徙過程中的種群狀態(tài)，這是在東方白鸛保護(hù)上的一個應(yīng)用。”

展望技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，魏標(biāo)說，AI的發(fā)展需要大量數(shù)據(jù)沉淀、數(shù)據(jù)應(yīng)用，它在鳥類監(jiān)測中的應(yīng)用發(fā)展也是如此。“我們現(xiàn)在也在做大的模型，它可以分辨現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫里的鳥類，也可以像人的大腦一樣去思考，就是知道這是鳥，但是不一定能叫上名字，AI的發(fā)展也會是這樣的過程。”

與人的認(rèn)知過程類似，AI也將在鳥類識別領(lǐng)域經(jīng)歷由點(diǎn)到線再到面的認(rèn)知過程。“AI需要感知更大的區(qū)域，才能得到更全面的結(jié)論。比方說在我們現(xiàn)有的點(diǎn)位，大概能知道這個點(diǎn)位鳥類的習(xí)性，假如各個點(diǎn)位能穿成一條線，就能知道整個保護(hù)區(qū)鳥類種群的變化，假如能覆蓋全國，就能知道全國種群的變化。鳥類種群的變化，是反映生態(tài)環(huán)境變化的最直觀的指標(biāo)之一。”魏標(biāo)的解讀圍繞專業(yè)展開，道出科技助力生物多樣性保護(hù)的路徑和目標(biāo)。

生物多樣性識別技術(shù)的成熟，也蘊(yùn)藏著商業(yè)潛力，“當(dāng)AI感知能力能滿足科研、機(jī)場、養(yǎng)殖等領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)要求的時候，商業(yè)價值是蠻大的，比方說機(jī)場，可以從原來的驅(qū)趕鳥轉(zhuǎn)變到保護(hù)鳥。”魏標(biāo)表示，創(chuàng)視智能已經(jīng)聯(lián)合華為推出了端云識別方案，可以應(yīng)用在相機(jī)里，快速感知機(jī)場等處的鳥群情況。“我們公司的專長是AI分析，華為的基礎(chǔ)能力加上我們的AI能力，這個產(chǎn)品是非常完整、前沿的，又是全部國產(chǎn)化的，所以能迅速落地應(yīng)用。”

數(shù)字包容助力可持續(xù)發(fā)展

單凱告訴第一財經(jīng)，在保護(hù)區(qū)試點(diǎn)取得初步經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，希望鳥類識別、智慧監(jiān)測的技術(shù)應(yīng)用能向更大范圍推廣。“這個項目是用科技的力量來保護(hù)自然，也可以面向公眾進(jìn)行社會教育，在很多領(lǐng)域都能發(fā)揮作用”。

除了黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)以鳥類為主的生物多樣性監(jiān)測項目，創(chuàng)視智能與華為還合作完成了2021年北京市生物多樣性監(jiān)測項目，“使用華為的ModelArs架構(gòu)，為北京市的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了最底層的數(shù)據(jù)支撐”。此外，在海南的一座海島，雙方還合作完成了綠海龜監(jiān)測保護(hù)項目，“利用綠海龜夜間上岸、趨光的習(xí)性，使用華為夜間全彩相機(jī)和我們的AI技術(shù)，只要海龜夜間上岸，我們都能監(jiān)測保護(hù)，使海龜?shù)漠a(chǎn)卵數(shù)量提高，項目已經(jīng)得到了保護(hù)區(qū)的認(rèn)可”。

生物多樣性保護(hù)是華為數(shù)字包容戰(zhàn)略的重點(diǎn)方向之一。4年前，華為提出數(shù)字包容戰(zhàn)略和倡議，“希望用數(shù)字技術(shù)助力聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)”。華為中國戰(zhàn)略市場部品牌部部長周建國告訴第一財經(jīng)，“我們重點(diǎn)關(guān)注森林、海洋、濕地這幾個重要的場景，一方面它們的生物多樣性非常豐富，同時也是降碳固碳的重要的陣地。”

他表示，在東營黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)支持TECH4ALL生物多樣性監(jiān)測項目，初心是希望用華為相對比較擅長的數(shù)字技術(shù)，解決生物多樣性保護(hù)的痛點(diǎn)，“比如數(shù)據(jù)采集，就可以通過攝像頭取代傳統(tǒng)的人力。我們在保護(hù)區(qū)現(xiàn)場看到的一些場景和展示，表明保護(hù)模式正在向數(shù)字化、智能化的方向演進(jìn)。”

周建國希望以黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)項目為示范，讓更多自然保護(hù)區(qū)和國家公園的保護(hù)工作走向數(shù)字化、智能化。他認(rèn)為，生物多樣性監(jiān)測還處于起步階段，目前數(shù)據(jù)量偏小，缺乏標(biāo)準(zhǔn)和頂層設(shè)計。“我們希望各方包括政府、行業(yè)、企業(yè)能夠共同推動標(biāo)準(zhǔn)化，建立起統(tǒng)一的規(guī)范。”

近年來，華為也參與了歐洲、南美洲和東南亞地區(qū)的多個生物多樣性保護(hù)項目，“比如說熱帶雨林的保護(hù)、北歐稀有物種的保護(hù)等，在生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域，全球都在共同發(fā)力。對我們來說，對生態(tài)文明建設(shè)的認(rèn)知會越來越深，會把它提到一個非常重要的位置。”周建國認(rèn)為，在這一領(lǐng)域，中國有自己的獨(dú)特優(yōu)勢，就是在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域包括數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和創(chuàng)新上面，目前走在全球前列。“隨著我們在數(shù)字技術(shù)、數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施上持續(xù)引領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有希望把它們和生態(tài)文明建設(shè)、生態(tài)保護(hù)、生物多樣性保護(hù)高度結(jié)合起來，這將進(jìn)一步推動我們走在更前面，能夠引領(lǐng)全球這一領(lǐng)域的發(fā)展。”

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