導讀:
2023年2月,在法國戛納舉行的2023年戛納世界人工智能節(World AI Cannes Festival 2023)上,來自商業界、學術界和政治界的12名代表所組成的評委會將“Neurons特別評委會獎”授予華為及其合作伙伴,以表彰他們發起并實施的一項旨在保護挪威本土瀕危野生三文魚的人工智能解決方案。
作為這一偉大項目的親歷者,目睹如此激動人心的場面,我不禁心潮起伏,思緒又回到了幾年前……
壹
如果不能享受野外垂釣的樂趣
那我還不如住在城里
我是華為挪威辦事處的CTO(首席技術官),工作之余,我最大的愛好就是釣魚。和很多挪威休閑垂釣者們一樣,我常常背著釣具,漫步在鄉間清澈的小河邊,盡情享受著垂釣的樂趣。我最青睞是挪威土生土長的野生大西洋鮭,俗稱三文魚。
挪威擁有世界上第二長的海岸線和1190個峽灣,全國分布著數之不盡的江河湖泊,匯集了大量終年在這里停留和繁殖的冷水性魚類。眾多三文魚洄游的河流讓挪威成為世界上最大的野生三文魚繁殖基地。因此,挪威的三文魚全球馳名,被譽為當地的“世界名片”,也是挪威身份、文化和經濟的重要組成部分。
挪威三文魚的魚汛很短,從每年六月初開始一直持續到九月。三文魚會在淡水和海水之間洄游。小魚孵化后會在淡水中生活一年,然后洄游入海,在海洋中度過1~3個冬天再返回淡水區產卵。
然而,自上世紀80年代以來,挪威野生三文魚的數量一直在迅速下降,幾十年間已下降了50%。因此,挪威實施了嚴格的每日、每季度捕魚限制,甚至鼓勵垂釣者將捕捉的三文魚放生。
為什么會這樣呢?因為挪威野生三文魚正遭受來自“遠房表親”——粉鮭,又稱駝背大馬哈魚的威脅。這些粉鮭在20世紀50年代被引入鄰國海域,沿著洋流來到挪威東北部靠近白海的芬馬克海岸,隨后進入挪威南部海岸并迅速成為入侵物種。雖然粉鮭和大西洋鮭同屬鮭魚,但粉鮭是一種入侵物種,對本地生態系統和經濟造成了災難性的破壞。它們損壞了食物鏈,引入了疾病,并打破了自然平衡。
粉鮭與挪威三文魚的食物相同,但更具侵略性,繁殖率更高,因此在競爭中處于上風,大有“鳩占鵲巢”之態。當粉鮭大肆繁殖,與本土物種爭奪食物和產卵地時,就開始威脅當地三文魚和其他野生魚類的生存。為此,挪威政府已將粉鮭列入黑名單。粉鮭的繁殖周期為24個月,一般在奇數年達到數量峰值。2019年,垂釣者釣到的粉鮭數量激增到13900多條,2021年躍升到破紀錄的111700多條——占挪威捕獲鮭魚總數的57%。雖然大部分的粉鮭都出現在北部的特羅姆斯和芬馬克郡,但這種入侵物種在挪威全境都有被捕獲的記錄,說明它們已經侵入了全國的每條河流!
挪威北部漁村貝勒沃格的狩獵和垂釣協會(Berlevag JFF,簡稱BJFF)主席曾憂心忡忡地表示:“我們擔心駝背大馬哈魚帶來的疾病,當它們死亡時,河道中的含氮量會增加,這也將危害野生三文魚的生存。”
隨著越來越多死去的粉鮭在河道中腐爛,不但消耗氧氣,使河水的含氮量激增,還減少了河流可供養的生物數量。同時,入侵物種還攜帶著威脅本土魚類的疾病,對本地生態系統造成長期影響。
粉鮭數量眾多,它可能威脅當地的三文魚(照片:KNUT-SVERRE HORN NRK)
與此同時,一些“逃逸”的人工養殖鮭魚也帶來了威脅,它們不僅和野生三文魚競爭食物和生存空間,還會污染野生三文魚的基因。如果放任這些入侵物種不受抑制地繁衍繁殖,那么挪威本土三文魚就面臨著滅頂之災。要不了多久,它們也許就會從地球上徹底消失!
貳
探尋創新的解決方案
為了保護家鄉的河流和野生三文魚,以BJFF為代表的環保機構和河流守護員們紛紛行動起來。每當魚汛來臨的時候,志愿者們身著潛水服,潛入河底,用肉眼辨識入侵的粉鮭,用雙手將一條條 “入侵者”捕撈出來——魚尾的斑點是他們識別“入侵者”的主要依據。在這種方式下,受限于人類肉眼,只有能被志愿者看到的魚才被納入統計,且難以辨識魚的性別等特征,更無法系統性地監測和量化威脅的嚴重程度。所以,依靠人力去除入侵物種的方法耗時耗力,收效甚微。
我也一直在苦苦思索,尋找機會:能否嘗試利用華為的技術和創新解決方案,幫助當地解決這一歷史難題呢?
幸運的是,從2019年起,華為就已經啟動了一個面向數字包容領域的倡議和長期行動計劃——TECH4ALL。這個項目攜手全球和本地合作伙伴,在環境、教育、健康和發展這四個關鍵領域為社會帶來最為有益的技術解決方案。這個項目已經證明,技術可以幫助我們解決當今世界所面臨的許多全球性環境挑戰,包括生物多樣性喪失——這不正是拯救挪威三文魚的好機會嗎?
當時,大量新聞報道粉鮭入侵,并日益受到全國關注。我們主動聯系了BJFF,提議開發一種技術驅動的方法,更高效地解決這一問題。BJFF對此非常歡迎,欣然接受了我們的提議。
BJFF擁有河流管理的專業知識,結合華為在云計算方面先進的技術架構和基礎設施,雙方共同推動這個提議逐步走向成熟。在華為深圳總部TECH4ALL團隊的支持下,我們和BJFF經過溝通論證,決定合作開發一套全自動的分流機制,以智能、創新且高效的方法來自動識別和分流入侵粉鮭,并將其過濾掉。當地的兩家合作伙伴S公司和T公司也加入進來,分別負責開發識別算法和自動分選機制。
2021年7月,華為和BJFF在斯托爾瓦河流里部署了一套帶有水下攝像頭的裝置,用于監測和統計不同的魚群。基于連續的視頻流和數萬張圖片,硬件和新開發源代碼能夠識別通過監測區90%以上的挪威三文魚。這些數據可準確揭示魚類遷徙行為模式,記錄不同類型的魚群,為進一步研究提供具體數據。
叁
這座橋就交給我吧!
作為一個渾身充滿運動激情的釣魚愛好者,能有幸參與這個史無前例的重大項目,我感到無比激動。同時,我也有點忐忑。因為我們的項目是從零開始,沒有任何經驗借鑒,未來真的可行嗎?
在項目期間,我多次走訪貝勒沃格地區,在冰冷刺骨的河水里和當地的志愿者并肩作戰。我親眼目睹了這個項目對當地社區的重要性,因為三文魚及其相關產業是當地經濟和文化的基石。當人們知道我是華為人,并且正在從事一項造福當地民生的項目時,紛紛圍攏過來,熱情地與我問候交流,并表示他們愿意隨時提供必要的幫助。
有一次,當我們在一條河里安裝捕魚器時,突然面臨一個問題——現場缺少一座連接河床到分流設施的小橋。當時,由于沒有施工材料和工具,我們一籌莫展,不得不暫停安裝,悻悻地準備離去。幸運的是,有幾個當地人恰好從河邊經過,無意中聽說了我們面臨的困難。
“這座橋就交給我吧!”其中一個熱心人拍著胸脯,自告奮勇地伸出援手。隨即,他開著自己的車出發了。30分鐘后,他駕駛著一輛滿載材料的卡車返回現場。兩個小時后,一座結實輕巧的橋就被他架好了。
像這樣的場景,在我們的項目實施中屢見不鮮。當華為團隊努力工作,為當地社區做貢獻時,民眾們看在眼里,記在心上,并自發地提供力所能及的幫助,表現出溫暖、互助的社區團結精神,這確實令我們深受鼓舞。
肆
保護自然,適應自然
2022年,在算法的基礎上,我們又開發了基于AI(人工智能)水下實時監測的魚類分流系統,以防止粉鮭進入上游河道。我們不斷訓練和優化閘門控制機制的算法,使它能識別粉鮭的一些明顯物理外部特征,例如雄性粉鮭的獨特駝峰,或雌性粉鮭尾巴上特有的圖案和顏色。
我們把這套分流系統部署在斯托爾瓦河下游入海口,利用機械開關裝置對游過匝道的魚進行分類。根據我們的設計構想,經過AI算法的識別,本地的三文魚能順利通過閘門進入上游,完成洄游產卵的生命周期。至于入侵的粉鮭,則會被阻攔并分流到旁邊的水箱之中,然后被漁民抓走。
在湍急的水流中安裝分流系統,非常有挑戰性。項目實施的過程非常復雜,我們必須不斷優化調整。雖然我們提前做了基于充分理論依據的假設,但只有在實際環境中才能看到最終的結果。部署系統后,我們持續地監測,檢查魚在分流系統中的各種行為,并討論如何優化技術方案。
在與活生生的動物打交道時,你必須去理解和適應它們的日常行為,而不是強迫它們做一些違反自然規律的行為。例如,改變水流通過系統的方式,或者對閘門的定時開關機制做點小小的調整,都可能對方案的有效運轉產生巨大的影響。有時,水流量需要足夠大,才能讓本土三文魚和其他魚類不受影響地逆流而上。并且,閘門打開的時間也要恰到好處。一方面,開閘時間必須足夠長,才能容許它們順利游過;另一方面,開閘時間也不能過長,否則粉鮭們也有可能混入其中,影響分流效果。
想要識別并完成所有的優化,需要各領域專家的協同努力。來自項目各方的技術專家、建筑工程師和河流管理專家聚在一起,圍繞發現的問題,一起分析和討論解決方案,及時優化調整。只有通過高效的協作,我們才能更快地走向成功。
2022年6月,這套系統在挪威貝勒沃格的斯托爾瓦河流里正式部署并發揮作用,這是全球首個在自然河道里成功實施的三文魚類智能分流系統,能夠節省90%以上的人力,并有效規避入侵物種對挪威野生三文魚產生的威脅,保護當地的河流生態。
感謝所有合作伙伴的巨大努力,解決方案的出色表現超出了我們的預期。隨著試點項目的順利運行,我們的系統已在挪威兩條河流再次部署,并在孔斯峽灣成功篩選出5604條粉鮭,在庫斯爾瓦篩選出550多條,識別準確率達到99.99%!與此同時,成千上萬的挪威三文魚、北極鮭等本土魚類絲毫不受影響,暢通無阻地逆流而上。
伍
讓“華為”成為當地響當當的品牌
三年來,我們的項目組一步一個腳印,從算法開發走到一條河流試點,再走到兩條乃至多條河流的復制推廣,取得了有目共睹的成果。更重要的是,這個項目獲得了政府、客戶和媒體的認可。
挪威環境部部長和漁業部副部長對項目成果表示贊賞,多次在公開場合表揚我們用數字技術保護三文魚的卓越成效。同時,挪威的新聞媒體也紛紛主動報道華為,覆蓋了黃金時間的全國電視新聞以及主流媒體的整版報道。當地媒體一直追蹤著項目的進展,讓“華為”成為了當地響當當的品牌。
事實證明,科技企業和環境保護機構的跨界合作可以在保護地球生態環境發揮巨大的作用,并產生可喜的成果。在熟悉本地情況的環保組織的指導下,華為和技術專家們針對當地需求制定了環境友好、定制化的解決方案,并在當地社區的支持下實施和部署。成功的試點不僅給貝勒沃格的漁民們帶來信心,也為挪威甚至歐洲其他河流在應對類似入侵物種的挑戰時帶來希望。此外,這套智能識別系統也有望應用在挪威的三文魚養殖場,以減少逃逸的養殖三文魚對生態的危害——這也是華為和伙伴們下一步努力的方向。
我們堅信數字技術的力量可以建立一個更加包容和可持續發展的社會,我對華為在挪威的未來發展持樂觀態度。在本文結束時,我想引用BJFF的負責人Geir Kristiansen的一句肺腑之言:“只要華為決定要做好某件事,就一定能成功!無論付出多少努力!”
文章轉載自公眾號:藍血研究
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