趋向:这对夫妇终于在梦中抓住了冲浪的机会,把人造波浪设施带到了西雅图地区
濒危的南部居民虎鲸在K荚航空图像。这张照片是由约翰·德班博士和霍利·费恩巴赫博士在健康研究期间驾驶的一架遥控章鱼无人机拍摄的(瓦肯图片)

成为逆戟鲸并不容易。尽管缺乏天敌,但这些神奇的哺乳动物面临着许多严重的威胁,其中大多数是由它们的人类邻居带来的。了解我们对虎鲸种群施加的压力对环境政策决策至关重要,这将有助于虎鲸的持续生存。狗万平台

幸运的是,俄勒冈州立大学的海洋哺乳动物研究者,如SealFieleRead +康复+研究(SR3)和俄勒冈州立大学的John Durban,正努力定期监测萨利什海南部居民的虎鲸种群(SKRW)的状况。这些虎鲸群落被鉴定为J荚、K荚和L荚,它们已经在萨利什海迁徙了几千年。不幸的是,近年来它们的数量已经减少到只有75头鲸鱼,2021年有一头新出生的幼鲸。这是30年来SRKW的最低数量。

十多年来,费恩巴赫和德班一直在进行摄影测量,以捕捉逆戟鲸的航空图像。从2008年开始,利用载人直升机进行图像调查。然后从2014年开始,该团队转向无人驾驶飞机。

当遥控无人机在鲸鱼上方100英尺或更高的高度飞行时,每个吊舱成员的图像被单独或成组捕获。由于无人机还配备了激光高度计,准确的距离是已知的,这使得鲸鱼的尺寸计算非常精确。这些图像被称为“摄影测量健康评估”进行分析,这一评估有助于确定每头鲸鱼的身体状况,包括任何怀孕或因营养不良而体重显著减轻的证据。

“作为一种研究工具,无人机非常具有成本效益,它让我们能够非常无创地进行研究,”费恩巴赫说当我们发现个人健康状况下降时,我们就能够为管理机构提供这些定量的健康指标。”

约翰·德班博士(右)和霍利·费恩巴赫博士(SR3)手持一架定制的研究用无人机,用来收集航拍图像,测量濒临灭绝的南方居民虎鲸的身体状况(照片由Eric Guth提供)

但是,虽然图像采集阶段相对便宜,但处理数据的成本高且耗时。每次飞行可拍摄2000张图像,每次调查可拍摄数万张图像。在无人机工作之后,通常需要大约6个月的时间手动完成对每一季的一批图像的分析。狗万平台

显然,半年是一个非常长的时间,如果你饿或怀孕,这是一个原因,SR3的新伙伴关系与瓦肯是如此重要。通过合作,这些组织开发了一种新的方法来更快地处理数据。水生哺乳动物摄影测量工具(AMPT)使用机器学习和终端用户工具来加速这个费力的过程,大大缩短了分析、识别和分类所有图像所需的时间。

一只成年雌性(J35)和她的新生幼崽(J57)的航拍照片,它们来自濒临灭绝的南部虎鲸种群(瓦肯图片)

将机器学习技术应用到这个问题上已经取得了巨大的成果,将6个月的过程缩短到了6周,还有进一步改进的余地。机器学习是计算机的一个分支,它可以通过经验和数据的使用来提高其性能。根据瓦肯的说法,更快的周转时间将使“更快地确定关注的鲸鱼,并向管理团队提供健康指标,以便做出适应性决策”成为可能。

“我们正努力让世界变得更美好,主要是通过海洋健康和保护,”瓦肯机器学习团队经理萨姆·麦肯诺奇说我们与SR3建立了联系,并意识到这是一个很好的用例,他们有大量的现有数据,需要帮助实现工作流自动化。”

AMPT基于四种不同的机器学习模型。首先,逆戟鲸探测器识别那些图像中有逆戟鲸,并在每头鲸鱼周围放置一个盒子。下一个ML模型完全勾勒出了虎鲸的身体,这一过程在机器学习领域被称为“语义分割”。然后是landmark检测器,它检测鲸鱼的喙(或口鼻)、背鳍、气孔、眼罩形状、福禄克缺口等等。这使得软件能够测量和计算身体各部分的形状和比例。

特别令人感兴趣的是,鲸鱼的面部脂肪沉积是否如此之低,以至于导致头部出现凹痕,海洋生物学家称之为“花生头”。这只出现在虎鲸身体脂肪大量流失并面临饥饿危险的情况下。

最后,第四个机器学习模型是标识符。鲸鱼背鳍后面的灰色马鞍斑的形状就像一个指纹一样独特,可以识别出荚中的每个个体。

这种自动化需要很多不同种类的信息。幸运的是,Vulcan已经能够利用SR3以前的一些手工工作来引导他们的机器学习模型。

麦肯诺奇说:“我们真的想了解他们的痛点,以及我们如何为他们提供所需的工具,而不是我们可能想要给他们的工具。”。

虽然AMPT已经取得了成功,但是还有很多知识和信息还没有融入到它的机器学习模型中。因此,对于一些ML处理,仍然需要以半监督的方式让用户在循环中。该界面加快了用户的输入速度,并使不同用户的测量标准化。

麦肯诺奇相信,在接下来的几个周期里,他们每加工一批产品都会有收益。正因为如此,他们希望在准确性、工作流程和计算时间方面继续提高性能,最终整个过程需要几天,而不是几周或几个月。

这一点非常重要,因为AMPT将提供信息,指导多层次的政策决策。人类对虎鲸生存环境的影响并没有减少,如果有的话,也在增加。过度捕捞正在减少食物来源,特别是虎鲸的首选食物奇努克鲑鱼。商业船运和休闲船继续造成伤害,它们过度的噪音干扰了虎鲸捕杀鲑鱼的能力。雨水径流和其他污染产生的有毒化学物质损害海洋哺乳动物的健康。对每一头鲸鱼的持续监测对于维持它们的健康和当地海洋生态系统的健康至关重要。

Vulcan计划开源AMPT,让它在海洋哺乳动物研究界拥有自己的生命。麦肯诺奇说,他们希望扩展这个工具,以便它可以用于其他虎鲸种群,不同的大型鲸鱼,以及时间,可能较小的海豚和海豹。

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