用人工智能(AI)数非洲最大蝙蝠群

每天傍晚，蝙蝠从卡桑卡国家公园飞来，在周围的乡村觅食。鸣谢:克里斯蒂安·齐格勒/马克斯·普朗克动物行为研究所

（蜘蛛网eeook.com）据马克斯·普朗克学会（卡拉·阿沃利奥）：赞比亚的一片小森林每年都会成为世界上最大的自然奇观之一。十一月，稻草色的果蝠从非洲大陆迁徙到卡桑卡国家公园的一片树林中。出于未知的原因，蝙蝠在公园的一小块地方聚集了三个月，形成了非洲最大的蝙蝠群落。

然而，这个群体中蝙蝠的确切数量从来没有人知道。估计从100万到1000万不等。马克斯·普朗克动物行为研究所(MPI-AB)开发的一种新方法已经以迄今为止最高的准确度计算出了群体数量。该方法使用GoPro相机记录蝙蝠，然后应用人工智能(AI)来检测动物，而不需要人类观察者。

发表在《生态圈》杂志上的这种方法，在卡桑卡产生了75万到100万只蝙蝠的总体估计——使这个群体成为世界上生物量最大的蝙蝠群体。

“我们已经证明，结合人工智能的廉价相机可以用来以其他方式监控大型动物种群，否则这是不可能的，”该论文的第一作者本·科格说。“这种方法将改变我们对自然世界的认识，以及面对人类快速发展和气候变化，我们如何努力维护自然世界。”

即使在非洲大陆魅力非凡的动物中，稻草色的果蝠也光彩照人。据估计，它是这块大陆上最丰富的哺乳动物。而且，每年旅行长达2000公里，它也是所有狐蝠中最极端的长距离迁徙者。从环境角度来看，这些优点非常重要。通过长距离飞行来传播种子，果蝠是退化土地的主要造林者——这使它们成为非洲大陆的“基石”物种。

科学家们长期以来一直试图估计这一重要物种的种群规模，但人工计算非常大的种群数量的挑战导致了数量的大幅波动。这总是让来自MPI-AB的生物学家Dina Dechmann感到沮丧，她已经研究稻草色果蝠超过10年了。由于担心她在职业生涯中目睹了这些果蝠数量的下降，戴克曼希望有一种工具能够准确地揭示种群是否在变化。也就是说，她需要一种计数蝙蝠的方法，这种方法是可重复的，并且可以随时进行比较。

“稻草色的果蝠是非洲的秘密园丁，”德克曼说。“它们以其他种子传播者无法做到的方式将整个大陆联系起来。这一物种的消失对生态系统来说将是毁灭性的。所以，如果人口在减少，我们迫切需要知道。”

Dechmann开始与北卡罗来纳州立大学的Roland Kays和东南路易斯安那大学的Teague O'Mara以及赞比亚保护组织Kasanka Trust进行对话，该组织负责管理Kasanka国家公园并保护其蝙蝠种群。他们一起想知道计算机视觉和人工智能的进步是否可以提高计算大型复杂蝙蝠种群的准确性和效率。为了找到答案，他们找到了本·科格，当时他是MPI-AB的博士生，是使用自动化方法创建生态数据集的专家。

科格致力于设计一种方法，可以被科学家和保护管理者用来有效地量化这个复杂的系统。他的方法包括两个主要步骤。首先，九个GoPro相机均匀地设置在蚁群周围，记录蝙蝠在黄昏离开栖息地的过程。其次，科格训练了深度学习模型，以自动检测和计数视频中的蝙蝠。为了测试这种方法的准确性，该团队在样本剪辑中人工计数蝙蝠，发现人工智能的准确率达到95%——甚至在黑暗的条件下也能很好地工作。

“使用更复杂的技术来监测像卡桑卡这样巨大的群体可能会非常昂贵，因为你需要这么多设备，”科格说。“但我们可以证明，在我们的研究现场，配有定制软件算法的廉价相机在探测和计数蝙蝠方面做得非常好。这对未来监控该网站非常重要。”

这种新方法记录了五个晚上的蝙蝠数量，平均每晚大约有75万到100万只。这一结果低于之前在卡桑卡的计数，作者表示，这项研究可能没有捕捉到蝙蝠迁徙的高峰，一些动物可能在计数期后到达。即便如此，这项研究的估计使卡桑卡的群体成为世界上最大的蝙蝠聚集地。

戴克曼说，“这是计数和保护大量动物的游戏规则改变者。现在，我们有了一种有效的、可重复的方法来监测动物。如果我们用同样的方法每年对动物进行普查，我们实际上可以知道动物数量是上升还是下降。”

对于卡桑卡殖民地，它正面临着来自农业和建设的威胁，戴克曼说，准确监测的需要从未像现在这样迫切。

“很容易认为，从大量动物中到处损失一些动物不会有什么影响。但是，如果我们要维持这些动物提供的生态系统服务，我们需要将它们的数量维持在有意义的水平。卡桑卡殖民地并不是众多殖民地中的一个；这是一群来自次大陆的蝙蝠。失去这个殖民地对整个非洲来说将是毁灭性的。”