揭秘濕地中的“生態(tài)醫(yī)生”

雷佳琳

只要聽鳴叫聲，它就能分辨出是什么鳥；在人類眼中，仿佛長得一模一樣的灰鶴，它卻能逐一識別；它還能和野生動物一起遨游世界，它就是濕地中神奇的“生態(tài)醫(yī)生”！在它的幫助下，研究人員可以監(jiān)測并獲取濕地中的實時數(shù)據(jù)，對威脅濕地安全的情形進行預(yù)警和處置。

智慧濕地系統(tǒng)由前端感知設(shè)備、人工智能算法、濕地數(shù)字孿生底座和智慧濕地系統(tǒng)管理平臺組成。

前端感知設(shè)備是濕地中的“智慧之眼”，安裝在濕地各個部位的感知硬件，能夠精準測量濕地的各項指標、數(shù)據(jù)，時刻監(jiān)測濕地的生態(tài)“體征”。

這些寶貴的數(shù)據(jù)被送到智慧濕地系統(tǒng)的“大腦”——高級數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。通過復(fù)雜的人工智能算法進行分析，高級數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠從海量的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，形成對濕地健康狀況的全面診斷。

濕地數(shù)字孿生底座可以為研究人員提供虛擬實境，讓他們?nèi)媪私鉂竦氐慕Y(jié)構(gòu)和變化。

智慧濕地系統(tǒng)管理平臺則如同醫(yī)院的指揮中心，它將各個部門的信息整合，為研究人員提供全局性的濕地健康管理方案。

幾種鳥類的聲音頻譜圖，可以看出聲音的能量變化和鳴唱規(guī)律

在濕地中，布設(shè)著一些由四路拾音器組成的聲紋采集陣列。它們能夠精準地捕捉100米半徑內(nèi)的聲音，如同靈敏的耳朵，聆聽著動植物的私語。

這些設(shè)備集成了專有的聲紋識別模型，可以實時處理、識別采集到的聲音數(shù)據(jù)。為了支撐算法識別的準確率，研究人員采集并建立了目前中國最大的鳥類聲音數(shù)據(jù)庫，包含了1400多個物種、1億多條聲音，對于常見物種的識別準確率達到90%以上。

研究人員是如何“教會”計算機模型識別鳥類聲音的呢？首先，對聲音數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境；接著，通過提取聲音特征，將聲音信息轉(zhuǎn)化成計算機模型能理解的形式；隨后，引入深度學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)；最后，通過研究人員的反饋和再訓(xùn)練，提高計算機模型的準確性，使其能夠準確辨識不同鳥類的鳴叫聲。

特制的可移動式監(jiān)測設(shè)備，集自供能、可升降觀測、可移動、邊緣計算、存儲和顯示等功能于一體。其中，定制的邊緣計算設(shè)備搭載了鳥類圖像識別算法，能夠?qū)崟r處理視頻數(shù)據(jù)，如同炯炯有神的“眼睛”。識別算法包括目標檢測和細粒度識別，可以實時估算視頻中的鳥群數(shù)量和種類。

背負式跟蹤器佩戴示意圖

數(shù)字孿生技術(shù)如同濕地的時空漫游者，通過實景動態(tài)模擬技術(shù)構(gòu)建濕地的數(shù)字化副本。這個“時空漫游者”可以穿越濕地的過去、現(xiàn)在和未來，為生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測和管理提供精準的數(shù)據(jù)支持。數(shù)字孿生成為濕地保護的得力助手，通過科技之眼，我們能更全面地了解濕地，更智能地守護濕地。

通過佩戴在野生動物身上的衛(wèi)星追蹤設(shè)備，研究人員可以按需采集多維度數(shù)據(jù)，例如位置、活動狀態(tài)、體征等。它就像地球探險家一樣，讓我們與野生動物一同漫游世界，了解它們的足跡、生活。

西溪濕地數(shù)字孿生系統(tǒng)展示頁面

在濕地的奇妙世界里，智慧濕地系統(tǒng)這位敏銳的“生態(tài)醫(yī)生”，以先進的科技裝備為濕地的生態(tài)“體征”進行精準監(jiān)測。未來，隨著數(shù)據(jù)的積累與融合，通過不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，“生態(tài)醫(yī)生”的智能化水平將不斷提升。

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 / 周游）