從沖突到和諧西雙版納如何做到亞洲象保護有“數(shù)”

第第頁從沖突到和諧，西雙版納如何做到亞洲象保護有“數(shù)”它們在這里生活、棲息、繁衍,隨著種群規(guī)模的不斷增加,亞洲象的活動范圍也不斷擴大,一些大象頻繁走進村寨、城市“肇事”,隨之而來的是一個棘手的難題:人象沖突問題。

如今,隨著西雙版納國家級自然保護區(qū)亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng)的初步建立,亞洲象的保護走上了一條數(shù)字化之路,從過去依靠人在雨林中四處“摸”象、預(yù)警用大喇叭吼,到如今實時在線的亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng),人與自然的和諧相處因為數(shù)字化技術(shù)顯得格外美麗。

西雙版納國家級自然保護區(qū)內(nèi)的亞洲象

聰明的大象不聽話

亞洲象是國家一級重點保護野生動物,作為陸地上最大的哺乳動物,亞洲象“大塊頭有大智慧”,嗅覺比狗還靈敏20倍,隨著近年來西雙版納野生動物保護工作逐步完善,亞洲象數(shù)量也在穩(wěn)步增加,其中一些飯量大的“不安分子”經(jīng)常不聽話跑出來光臨保護區(qū)周邊村莊,今天“打個劫”把莊稼吃了,明天“攔個路”破壞點財產(chǎn),周邊居民可謂是“苦大象久矣”。

如何解決人象沖突難題?

過去的方法主要依賴人工,監(jiān)測觀察員每天穿梭在地貌復(fù)雜、道路不通的雨林之中,通過一天兩次的觀察,收集大象糞便、腳印等信息,或者通過無人機協(xié)作,來追蹤大象行為軌跡和預(yù)測路線,并對周邊居民發(fā)出預(yù)警。

這些人工監(jiān)測和預(yù)警的方法,雖然在過去數(shù)十年里,幫助西雙版納國家級自然保護區(qū)管護局(簡稱管護局)對亞洲象進行了有效的保護,使得亞洲象族群數(shù)量得到了良性恢復(fù),但在數(shù)字化時代,人工方法面臨監(jiān)測數(shù)據(jù)粗放、效率較低,容易出現(xiàn)誤判、漏判的情況,預(yù)警信息傳遞也經(jīng)常滯后,無法實現(xiàn)實時監(jiān)測和預(yù)警,更難以對整個雨林統(tǒng)一管理和聯(lián)動、后續(xù)科研工作提供幫助。

如果從數(shù)字化角度來看,管護局過去所采取的保護方式存在升級空間:其一,數(shù)據(jù)采集需要更及時和全面,尤其對重要數(shù)據(jù)要及時采集和存儲;其二,采集的數(shù)據(jù)類型要更豐富,提升數(shù)據(jù)分析的維度,讓預(yù)警和決策有“數(shù)”可依;其三,各個區(qū)域需要進行統(tǒng)一的管理和分析,對整個雨林地區(qū)的監(jiān)測和科研工作提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐。

因此,要想通過數(shù)字化的技術(shù)手段去解決人象沖突這個難題,本質(zhì)上要為西雙版納的亞洲象保護建立一個數(shù)字孿生體。所謂數(shù)字孿生即充分利用物理模型、數(shù)據(jù)采集、運行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映物理世界實體對象的全生命周期過程。

數(shù)字孿生體依賴高度的數(shù)字化,是物理世界實體對象一種實時動態(tài)的數(shù)字版克隆體。具體到西雙版納雨林中的亞洲象保護,通過建立數(shù)字孿生體,可以很好地將亞洲象的活動軌跡、生活習(xí)性、生態(tài)環(huán)境在數(shù)字世界中進行映射,然后根據(jù)數(shù)字世界中分析與判斷,為現(xiàn)實中亞洲象的監(jiān)測、預(yù)警工作提供科學(xué)、準確的決策支持。

一體化方案讓亞洲象保護有“數(shù)”

浪潮與西雙版納國家級自然保護區(qū)管護局聯(lián)合打造世界領(lǐng)先的亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng),融合云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)于一體,建立起從終端監(jiān)測、邊緣端快速識別推理、迅速預(yù)警和云端數(shù)據(jù)匯聚與模型訓(xùn)練的一體化亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng)。

整個保護系統(tǒng)就像是構(gòu)建起一個保護亞洲象的數(shù)字孿生體,實現(xiàn)對亞洲象行為軌跡實時分析和預(yù)警,統(tǒng)一科學(xué)管理和保護。

具體來看,浪潮在西雙版納雨林地區(qū)構(gòu)建了由數(shù)百個影像監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)全天候?qū)崟r采集圖像及影像數(shù)據(jù),并通過地面人員巡護監(jiān)測、無人機采集、智能視頻監(jiān)控、紅外相機監(jiān)控等多重手段,以及其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接,實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)的匯集。

解決多維數(shù)據(jù)的實時采集,等于為之后的分析預(yù)警工作打下了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。有了強大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),邊緣端的亞洲象識別模型可以進行全天候、毫秒級的亞洲象精準識別、十幾秒內(nèi),廣播、微信、短信、APP多個渠道會發(fā)布預(yù)警信息,邊緣端數(shù)據(jù)也將被傳輸至云端數(shù)據(jù)中心的亞洲象深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺,幫助模型算法不斷優(yōu)化迭代,提高亞洲象監(jiān)測的準確性和實時性。

浪潮亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng)解決了過去亞洲象保護的幾大難題:

一是數(shù)據(jù)采集的難題,亞洲象數(shù)量稀少、活動范圍廣,過去影像數(shù)據(jù)樣本少,沒有足夠的數(shù)據(jù)則無法為模型精度提升提供幫助;浪潮通過架設(shè)眾多采集站點,收集到大量亞洲象圖像資料,并且專門針對各種環(huán)境中的圖像識別難題,不斷對模型算法進行優(yōu)化,將亞洲象識別準確度提升到96%以上,處于國際領(lǐng)先水平。

二是多維度數(shù)據(jù)體系的難題,邊緣端經(jīng)過清洗處理的數(shù)據(jù)被用于建立亞洲象庫及生物多樣性庫,包括亞洲象活動時間、位置信息、影像、周邊環(huán)境特征、行動軌跡等,多維數(shù)據(jù)可以為科研人員進一步研究亞洲象飲食習(xí)性、活動區(qū)域、活動時間提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

亞洲象生態(tài)保護系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進行實時分析

三是亞洲象實時分析和實時預(yù)警難題,在解決數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)體系建立之后,通過對數(shù)據(jù)進行AI實時分析、智能識別后將亞洲象位置信息、數(shù)量、移動方向等預(yù)警信息內(nèi)容,定向推送到手機APP等終端設(shè)備,群眾、巡護員、管理人員可以及時掌握周邊地區(qū)亞洲象的活動情況,真正形成統(tǒng)一管理、協(xié)作的預(yù)警體系,讓亞洲象保護做到心中有數(shù)。

誰又是一體化保護系統(tǒng)的基石

從過去依靠人的經(jīng)驗到如今基于數(shù)據(jù)的科學(xué)決策,西雙版納的亞洲象生態(tài)保護如今開啟了數(shù)字化之旅。

西雙版納保護區(qū)建立起數(shù)據(jù)采集體系之后,每個月產(chǎn)生的視頻、圖片數(shù)據(jù)量就高達30TB,隨著監(jiān)測體系和數(shù)據(jù)采集體系逐漸完善,數(shù)據(jù)量在未來還將繼續(xù)增長。除了海量的視頻、圖片數(shù)據(jù)之外,還有地理位置數(shù)據(jù)等其他類型的數(shù)據(jù),如何存儲和保護這些海量數(shù)據(jù),并且為AI模型訓(xùn)練提供足夠強大的性能支撐就成為西雙版納亞洲象保護的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

在整個一體化保護解決方案中,存儲的作用可謂是至關(guān)重要,不僅僅因為它是數(shù)據(jù)采集之后的保存之地,更是整個多維數(shù)據(jù)體系的基石,支撐著從識別、分析到預(yù)警各種應(yīng)用系統(tǒng)的運行以及數(shù)據(jù)安全保護。

浪潮存儲

例如,浪潮大象識別模型高達96%的精準度就離不開浪潮存儲的功勞。在短短3個月之內(nèi),浪潮存儲將數(shù)十萬張大象圖片高效、反復(fù)地向AI識別模型進行“投喂”,用極致性能支撐起整個AI模型的訓(xùn)練。浪潮存儲如此極致的性能,背后離不開其iTubro智能引擎,通過對前端AI模型的IO負載進行智能感知,將熱點數(shù)據(jù)識別出來并智能調(diào)度到高速SSD緩存層,實現(xiàn)百萬級IOPS在存儲系統(tǒng)并發(fā)流動,為AI模型訓(xùn)練提供及時的數(shù)據(jù)“養(yǎng)料”。

另外,除了AI模型算法訓(xùn)練之外,浪潮存儲還支撐起預(yù)警平臺中的各種應(yīng)用,在毫秒內(nèi)完成識別,十幾秒就能通過廣播、短信等發(fā)出預(yù)警,大幅提升預(yù)警效率和成果。

針對亞洲象保護的實時性和數(shù)據(jù)安全性要求,浪潮為西雙版納保護區(qū)打造了以AS5000為核心的“雙活存儲+影像存儲”的存儲平臺,雙活存儲建立起容災(zāi)平臺,支撐起亞洲象保護的核心應(yīng)用,當(dāng)一臺存儲發(fā)生故障,另一臺存儲實時接管,讓前端業(yè)務(wù)基本無感;而浪潮影像大數(shù)據(jù)平臺則提供PB級存儲空間,滿足保護區(qū)對于視頻