人工智能將改變?nèi)巳河?jì)數(shù)科學(xué)

特朗普政府稱(chēng)其總統(tǒng)就職典禮觀(guān)看人數(shù)“史上最多”。這極富爭(zhēng)議，但無(wú)意中強(qiáng)調(diào)了人群計(jì)數(shù)仍然是一門(mén)困難且不精確的科學(xué)。人工智能的興起將很快將科學(xué)家從手動(dòng)計(jì)算人數(shù)中解放出來(lái)。

人工智能（AI）統(tǒng)計(jì)人數(shù)的技術(shù)最早出現(xiàn)于2013年。中佛羅里達(dá)大學(xué)研究人員表明，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)軟件可以迅速提供數(shù)量達(dá)幾十萬(wàn)的自動(dòng)人群估值。這樣的AI工具在根據(jù)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確人數(shù)統(tǒng)計(jì)方面仍有改進(jìn)的余地，但只需半小時(shí)就能完成研究人員一周的工作。

“在準(zhǔn)確性方面[大群體計(jì)數(shù)]，我們將誤差控制在（和人工，主要是本科生計(jì)數(shù)相比）30%以?xún)?nèi)。但是我們無(wú)法確保它比專(zhuān)業(yè)計(jì)數(shù)器好，”計(jì)算機(jī)科學(xué)教授和中佛羅里達(dá)大學(xué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究中心主任Mubarak Shah說(shuō)?！暗蔷托识裕祟?lèi)不可能達(dá)到這樣的速度?！盨hah還指出，計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)數(shù)更“客觀(guān)”，因?yàn)樗缓祟?lèi)偏見(jiàn)。

政治事件如示威游行或總統(tǒng)開(kāi)幕式的人群計(jì)數(shù)有時(shí)會(huì)引發(fā)爭(zhēng)議。最近的例子包括特朗普總統(tǒng)就職典禮和第二天華盛頓特區(qū)的婦女游行。全球許多城鎮(zhèn)也同時(shí)進(jìn)行著相關(guān)婦女游行。類(lèi)似地，西班牙加泰羅尼亞省獨(dú)立示威是自動(dòng)人群計(jì)數(shù)軟件的開(kāi)端。

當(dāng)然，人群科學(xué)家通常不會(huì)花一個(gè)星期費(fèi)盡心血計(jì)算一張照片里的人數(shù)，而是對(duì)圖像中某一區(qū)域的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。他們知道該區(qū)域的大小，然后推斷出更大區(qū)域的總?cè)藬?shù)。

今天，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)軟件可以快速計(jì)算人群人數(shù)，但計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)有其自身的不準(zhǔn)確性。為了提高準(zhǔn)確性，中佛羅里達(dá)大學(xué)的軟件將給定的人群圖像劃分區(qū)塊，然后基于人群密度的假設(shè)計(jì)算平均值，以降低不準(zhǔn)確性。

這一軟件的效率已被證明對(duì)真實(shí)世界有用。沙特阿拉伯官員已經(jīng)授權(quán)該軟件計(jì)算每年麥加伊斯蘭圣地的朝圣者的數(shù)量?？ㄋ栆操Y助Shah團(tuán)隊(duì)改進(jìn)該軟件，用于計(jì)算2022年卡塔爾世界杯賽事參與人數(shù)。

新的AI方法如深度學(xué)習(xí)將很快提高計(jì)算機(jī)視覺(jué)的準(zhǔn)確性。中佛羅里達(dá)大學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將研究轉(zhuǎn)向深度學(xué)習(xí)AI，一種可以充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層處理，過(guò)濾相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)學(xué)習(xí)軟件。研究人員還沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表新的深度學(xué)習(xí)方式和舊軟件之間的比較基準(zhǔn)，但他們有一個(gè)相關(guān)研究論文?！拔覀兤谕疃葘W(xué)習(xí)會(huì)更好，”Shah說(shuō)。

但即便是深度學(xué)習(xí)AI也會(huì)面臨人類(lèi)科學(xué)家今天面臨的挑戰(zhàn)，Shah解釋說(shuō)。計(jì)數(shù)人群的理想圖像由無(wú)人機(jī)，飛機(jī)或衛(wèi)星拍攝獲得，由于華盛頓的空域限制和缺乏適當(dāng)?shù)男l(wèi)星圖像，這在統(tǒng)計(jì)參加就職典禮和婦女游行的人數(shù)時(shí)面臨著一個(gè)特殊挑戰(zhàn)。從傾斜角度拍得的圖像對(duì)計(jì)算機(jī)造成了更大的計(jì)數(shù)困難，因?yàn)樗麄冞€需要考慮透視和規(guī)模（靠近鏡頭的人會(huì)顯得有些大）。

低分辨率圖像也可能帶來(lái)挑戰(zhàn)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件必須依靠每人更小的像素識(shí)別相關(guān)特征。但通過(guò)對(duì)不同人群圖像進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，深度學(xué)習(xí)，AI可以提高計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性，即使是低分辨率圖像。

也許自動(dòng)人群計(jì)數(shù)深度學(xué)習(xí)方法的最大挑戰(zhàn)是需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。理想情況下，Shah的團(tuán)隊(duì)想要獲得同一群體活動(dòng)的不同圖像，所以他們可以訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)軟件在各種各樣的情況下識(shí)別和計(jì)數(shù)人類(lèi)。

但即使訓(xùn)練也不僅僅是將人群活動(dòng)的在線(xiàn)圖像傳送到軟件中那么簡(jiǎn)單。為了學(xué)習(xí)如何準(zhǔn)確識(shí)別人群圖像中的人類(lèi)，AI需要精確注釋的圖像，顯示人群中的個(gè)體和總體人數(shù)。這意味著研究人員仍然需要手動(dòng)計(jì)算某些圖像的人數(shù)，為他們的軟件提供訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

中佛羅里達(dá)大學(xué)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用在線(xiàn)眾包服務(wù)，如亞馬遜的Mechanical Turk，手動(dòng)創(chuàng)建這樣的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集。如果他們成功提高計(jì)算機(jī)視覺(jué)準(zhǔn)確性，自動(dòng)人群計(jì)數(shù)將可能適用于從購(gòu)物中心到音樂(lè)會(huì)等的眾多場(chǎng)景。如果某些美國(guó)總統(tǒng)喜歡談?wù)擙嫶蟮娜巳?，人群?jì)數(shù)可能在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)還具有政治相關(guān)性。