深读丨海洋精灵有了AI“管家”

孙圣垚介绍珊瑚及鱼类的智能识别(shíbié)及分析系统。（受访单位供图） 海洋生物多样性(duōyàngxìng)与经济、社会和环境(huánjìng)可持续发展息息相关。说到我国的海洋生物多样性保护，不能不提及两种海洋生物。 一种是中华白海豚，这是一种栖息于近岸生态系统的(de)(de)标志性物种，为国家一级保护动物，因数量稀少被称为“海上大熊猫”，但人们(rénmen)对它的关注度或许不及大熊猫的百分之一；另一种是珊瑚礁，其(qí)总面积虽占全球(quánqiú)海洋面积不到0．1％，却是25％的海洋生物种类的庇护所，被称为“海洋绿洲”。 福建九龙江口是中华白海豚(báihǎitún)的(de)主要分布区之一，位于东山岛海域(hǎiyù)的珊瑚保护区则是福建唯一的省级珊瑚自然保护区。为保护好这些珍稀的海洋生物，福建开启AI赋能海洋生态保护的新范式。 东南网5月8日报道（福建日报记者(jìzhě) 林霞） “每至放晴，出海看看白海豚”，是(shì)(shì)自然资源部第三海洋研究所研究员王先艳的日常，对他而言，它们是“家人一般的存在”。“就算(jiùsuàn)是冬季，每月都要坚持出海6天或以上，看看海豚们，方觉得安心。” 这段时间，他出海的(de)(de)频次更为密集。海豚从出水到入水，通常只有半秒钟，但调查者往往要一整个白天暴露在强烈的阳光下，晒伤是常有的事。找到白海豚后，他就迅速抓拍(zhuāpāi)它的背鳍。 每年的3月(yuè)到(dào)8月，是中华白海豚幼崽出生的高峰期。“当前，在厦门湾(wān)的中华白海豚，尽管幼崽、少年、青年的群体占比仅10％、23％、4％，但壮年占比却(què)高达51％，这是生殖潜力较高的年龄阶段。”王先艳说。 王先艳告诉记者，在厦门湾繁殖的白海豚(báihǎitún)雌性个体至少有13头，平均繁殖间隔为4．27年(nián)，相当于平均每年有两三头幼崽出生。未来的10～15年，是厦门湾中华白海豚保护很关键的时期，若诞生的幼崽都能(néng)存活(cúnhuó)，就能有效壮大白海豚的种群。 碧蓝(bìlán)的大海，中华白海豚的吻部不时地探出水面。这样的画面(huàmiàn)，王先艳的相机(xiàngjī)捕捉过10万余张。在自然资源部第三(dìsān)海洋研究所的鲸豚展馆墙壁上，依次陈列着中华白海豚婴儿期、幼年期、少年期、青年期、壮年期、老年期6种年龄段照片，均是出于王先艳之手。 “没有调查研究就没有发言权。”从(cóng)20世纪90年代起，自然资源部第三海洋研究所就对(duì)厦门湾海域中华白海豚开展系统的调查，为建立(jiànlì)中华白海豚自然保护区(zìránbǎohùqū)奔走。至今，团队已在海上工作超过1万小时。 我国是中华白海豚分布数量最多(zuìduō)的国家，目前(mùqián)有8个(gè)种群分布于我国东南沿海。在福建，中华白海豚主要栖息在厦门湾，在宁德海域、泉州湾和东山湾也有少量个体分布。 “厦门跟其他的地方还不太一样，白海豚就生活在(zài)城市附近，面临的挑战(tiǎozhàn)更大。但这么多年，厦门湾白海豚仍能维持种群的相对稳定，这也从侧面印证这座(zhèzuò)城市的经济发展(fāzhǎn)与生态保护协同并进。”王先艳说。 中华白海豚在IUCN红色(hóngsè)名录中被评估为易危等级，长期以来，沿海各类涉海(shèhǎi)工程（如围(rúwéi)填海、桥梁、海上风电场等）蚕食了中华白海豚的栖息地。 “涉海工程作业以及航运船舶产生的噪声会干扰(gānrǎo)它们的听觉系统，影响其(qí)觅食和个体间的交流(jiāoliú)，水下爆破产生的高强度冲击波甚至会炸死白海豚。白海豚还因为在渔网附近捡‘漏’，被渔网缠住，挣脱的过程中会把背鳍割裂，无法挣脱的就会窒息死亡。”王先艳说(shuō)。 “每次出海，与白海豚(hǎitún)的(de)相遇都是一场‘捉迷藏’。”王先艳说，即使天公作美，海上天气晴朗，想捕捉到白海豚的理想行为状态(zhuàngtài)也是可遇不可求。“海豚有迁移、摄食等行为状态，捕食时，它在水下活动的时间比较(bǐjiào)长，人们很难发现它的行踪。考察(kǎochá)结束后，研究人员还要从海量的视频和照片中筛选出有用的素材，再(zài)应用到科研和科普制作中。” 这也是王先艳所在团队频频出海的(de)(de)原因。真实的长期数据是制定合理保护措施的基础，从中可以了解中华白海豚在厦门湾的数量、分布、存活率、繁殖等特征(tèzhēng)，以及存在的威胁等。 有了这些(zhèxiē)信息，才能科学系统地规划如何保护白海豚。 为(wèi)白海豚制作“扫脸”系统 60多头白海豚中，王先艳特别(tèbié)提到其中的两头。 一头是“大白”，他称之为“英雄(yīngxióng)的(de)母亲”。在2012年4月(yuè)、2018年8月、2020年5月、2023年10月，他分别拍摄到“大白”生小海豚、带娃的场面。“除了带自己(zìjǐ)的娃，我还拍到它帮其他白海豚带娃的场面。” 另一头是“豚坚强”，2010年，王先艳第一次见到它(tā)。这是一头没有上颌的白海豚，伤口(shāngkǒu)位置很深，已靠近舌头。“无法想象这十几年它是如何生存(shēngcún)的，今年在围头湾水域，我还见到它。” 相比“大白”，“豚坚强”对人类的警惕性相对高(gāo)一些，和船只保持着(zhe)相当远的距离。遇到这种情况，运用智能化手段极其必要。 “事实上，单靠人力保护白海豚(báihǎitún)，是远远不够的。当前，厦门湾白海豚的保护，信息化平台建设力度还要加大。”视造（福建）智能科技有限公司总经理(zǒngjīnglǐ)林斌(línbīn)说。 去年，自然资源部(bù)第三海洋研究所、华为技术有限公司(huáwèijìshùyǒuxiàngōngsī)、视造（福建）智能科技有限公司共同推出视造智能白海豚AI识别系统，通过部署在(zài)岸基摄像头中的(de)视觉终端，包括水下高清摄像机、水面(shuǐmiàn)长焦相机以及无人机，采集海豚的姿态、身体细节、行为等个体数据，并将影像数据实时采集并上传至AI分析平台。 点击进入“白海豚(tún)(báihǎitún)特征识别系统”云平台，记者看到不同时期(shíqī)“大白”和“豚坚强”的照片(zhàopiān)。林斌介绍，该系统基于此前拍摄的大量照片和汇总的素材，结合白海豚的背鳍形态、斑点分布等生物特征，构建起高精度识别模型。如，“大白”独特的背鳍缺口(quēkǒu)和“豚坚强”的斑点排列模式，是各自独有的特征。 就像人脸，白海豚的背鳍有着独特的斑点和缺刻(quēkè)，是(shì)确定其身份的依据。“我们围绕(wéirào)白海豚的标注、目标识别、算法定制为核心，配套前端、后端以及业务(yèwù)逻辑定制开发，实现智能监测和数据发布。”林斌说。 最受关注的“大白”和“豚坚强”，有了(le)“贴身管家”。 2024年台风季期间，视造智能白海豚AI识别系统成功捕捉到“大白”为躲避强风浪，在厦门湾(wān)迁徙的路径，首次验证(yànzhèng)了白海豚应对极端天气(tiānqì)的避险行为模式。 “如今，AI模型通过对比数据库，就能实现秒级个体(gètǐ)识别，准确率超过95％。”林斌说(shuō)。 虽说整个厦门湾都是白海豚的分布区，但就(jiù)像人类社会一样，它们也分社群，住在东、西不同的“村落”，这些都需要(xūyào)仔细研究。 指着厦门湾的(de)地图，王先艳解释道：“在(zài)西海域，即九龙江入海口住(zhù)着二三十头的海豚，住在东海域的海豚却不怎么(bùzěnme)爱动，但西海域有9头‘社牛’海豚偶尔会跑去东海域找伙伴们互动。在我们看来，这9头海豚就起到交流使者的作用。” “未来，视造智能白海豚AI识别系统将在DeepSeek基础上结合视觉大模型和多模态大模型，在发现海豚后(hòu)，将大模型与小模型相结合，实现多摄像头联动，指挥(zhǐhuī)无人机抵近跟踪，采集更高清的(de)画面，实现更精准的个体识别，智能判别海豚的生活(shēnghuó)状态、是否可能(kěnéng)受到潜在侵害。”林斌说。 数字(shùzì)浪潮重塑珊瑚生态 当海面上海豚(hǎitún)肆意游弋时，在海底深处，珊瑚虫通过光合作用、新陈代谢、生长繁衍，不断分泌出石灰石(shíhuīshí)。这些(zhèxiē)石灰石紧密地黏合在一起，最终形成坚硬的珊瑚礁。 隐藏在东山岛(dōngshāndǎo)海域之下的，就有这样一片神奇的海底(hǎidǐ)花园。东山岛海域是(shì)我国大陆沿岸造礁石珊瑚分布的北界，这里的珊瑚具有重要的生态价值和科研价值。有这么一群人，是它们的守护者。 穿戴好潜水服、面具、脚蹼、配重、空气压缩罐等装备，厦门大学东山(dōngshān)太古(tàigǔ)海洋观测与(yǔ)实验站（简称“东山太古站”）驻站研究人员纵身一跃，跳入神秘的蓝色海洋中。 在研究人员的镜头里，盾形陀螺珊瑚(shānhú)、标准蜂巢珊瑚、锯齿刺星珊瑚等色彩各异的造礁石珊瑚，与蝴蝶鱼(húdiéyú)、雀鲷、石斑鱼等众多鱼类共同(gòngtóng)生活、和平相处，宛若仙境。 长期以来的影像素材，也是东山太古站研究人员的重要数据(shùjù)基础。 东山岛海域地处南海和(hé)东海交界的关键区，水文环境主要受浙闽沿岸流、粤东沿岸流、南海暖流(nuǎnliú)和黑潮(hēicháo)分支等多种水系影响，该区域的冬季海水温度处于造礁石珊瑚生长的下限。因此，东山珊瑚群落属于生态脆弱带(dài)，更容易受到气候变化下的极端天气的影响。 与守护白海豚类似，珊瑚群落的水下监测和保护，也遇到许多(xǔduō)难题。如(rú)，水下视频数据的分析依赖研究人员肉眼(ròuyǎn)判读，费时费力，视频数据也易受到天气、水质等因素影响，影响鉴定的效率。 去年起，厦门大学的科研团队联合福州威普软件技术有限公司，基于昇腾(téng)AI算力，开发(kāifā)了一套珊瑚及鱼类的智能识别及分析系统。 “该系统可对东山岛海域水下视频数据进行实时分析和处理，并识别(shíbié)珊瑚(shānhú)和鱼群的种类，记录鱼群的数量和大小，形成珊瑚与(yǔ)鱼类信息库，包含图片、视频等数据。”东山太古站驻站工程师孙圣垚说。 数据显示，监测数据中有5种造礁石珊瑚的(de)识别准确率已达99％；35种鱼类的综合识别准确率可达93％。“过去一段5小时的视频样本，研究人员需要花费2～3天做鉴定分析(fēnxī)，在(zài)AI引入后，不到40分钟即可完成。”孙圣垚说(shuō)。 AI加持之下，珊瑚研究人员有了更多的(de)时间(shíjiān)聚焦在后续的数据分析上。 在自然资源部第三海洋研究所的(de)珊瑚保育馆，陈列(chénliè)着多个巨型的长方形玻璃缸，培育100多种形态万千、色彩缤纷的珊瑚。 这是(zhèshì)国内首个室内大规模珊瑚活体(huótǐ)培育(péiyù)的实验室。“珊瑚对生长环境极为敏感，要想成功养殖珊瑚个体，缸内的水质、温度、光照(guāngzhào)甚至水里的微量元素都要严格把控。”自然资源部第三海洋研究所研究人员黄丁勇说。 2011年以来，自然资源部第三海洋研究所研究团队就致力于陆基(lùjī)或半陆基珊瑚(shānhú)规模化养殖和繁育关键技术的研究，建立了基于自然生境模拟的珊瑚有性繁殖(fánzhí)系统，实现(shíxiàn)了封闭循环体系内珊瑚有性繁殖技术的突破，包括该条件(tiáojiàn)下多种珊瑚产卵、幼体附着以及生长和发育，并在室内实现了多种礁区关键功能生物的人工繁育。 通过这种方式(fāngshì)，这些海底精灵“浮出洋面”，进入(jìnrù)大众视野。除此之外，研究人员还会下潜到海底“种”珊瑚。 所谓“种”珊瑚，顾名思义就是珊瑚移植。“东山是我国大陆沿岸造礁珊瑚群落分布的最北缘，由于地处近岸区域，人类活动频繁，其(qí)生存环境相对恶劣。”黄丁勇介绍，依托青山公益基金，最近两年，他们潜水收集(shōují)散落的珊瑚断枝，然后固定在海底提前投放的苗圃架上以及移植到位于古雷的珊瑚培育基地(jīdì)，等待(děngdài)其恢复以及自然生长，这也(yě)可作为后续(hòuxù)东山珊瑚生态系统修复的苗种来源。 不过，珊瑚(shānhú)礁修复(xiūfù)工作往往需要充分调研和前期评估。有时候，珊瑚礁修复前的准备工作比修复本身还要复杂烦琐。从2019年(nián)起，黄丁勇所在的团队就在东山及周边海域下潜100多站(duōzhàn)次，花费大量时间分析(fēnxī)调查影像和数据，彻底摸清(mōqīng)了东山及周边水域珊瑚群落分布和退化因素，并查阅有关东山沿岸生态环境的大量历史资料，系统评估其修复可行性，最终敲定了修复方案。 “由此可见，智能识别及分析系统对于我们(wǒmen)的工作(gōngzuò)意义重大。我们期待(qīdài)，未来能够借助科技手段，让我们可以腾出更多时间，潜心研究珊瑚礁退化、适应机制，以及珊瑚规模化人工繁育技术等。”黄丁勇说(shuō)。 上颌已缺失的“豚坚强”捕食(bǔshí)瞬间（受访单位供图） 珊瑚保育馆里的(de)自然礁岩模拟缸 黄丁勇 摄 分别为(wèi)中华白海豚婴儿期、幼年期、少年期、青年期、壮年(zhuàngnián)期、老年期。 王先艳 摄 白海豚特征识别系统（受访(shòufǎng)单位供图）