研究人員用AI技術突破動物個體的自動識別難題

西北大學郭松濤教授長期從事野生動物保護和行為生態學研究，在前人研究的基礎上，經過多年探索，團隊實現了對野生金絲猴的近距離觀察和個體識別（圖1），從而揭開了野生金絲猴種群的“神秘的面紗”，也推動了中國靈長類行為生態學的快速發展。 然而，在野外研究中，如何能24小時準確、快速和無損傷的對野生個體快速識別和記錄，一直是該研究團隊，同時也是全世界動物學家面臨的技術難題，更是限制目前動物行為學和保護研究發展的一個“卡脖子”問題。

郭松濤教授針對這一前沿問題，與計算機科學領域的專家深度交叉融合，組建動物AI（Artificial Intelligence，即人工智能）攻關團隊。與西北大學房鼎益、陳曉江教授團隊和西安電子科技大學苗啟廣教授團隊展開合作，進行動物AI研究，利用金絲猴圖像數據進行金絲猴個體身份快速準確識別。該團隊基于金絲猴研究團隊長期對該物種特征的研究結果，利用神經網絡原理，提出具有關注機制的深度神經網絡模型（圖2），**開發出基于Tri-AI技術的動物個體識別系統。Tri-AI系統顛覆了依靠動物個體特征（斑紋、顏色、傷疤）或者人為標記特征（如烙印、刺青、染色、環志、無線電項圈及遺傳標記）的傳統方法，實現了對野生個體的準確身份識別和連續跟蹤采樣的功能（圖3）。更重要的是，該系統為在“理想條件下”實現“無觀察者干擾效應”的動物學研究提供了可能。

Tri-AI系統不僅適用多個物種，還可實現對夜間數據分析（圖4）。目前該系統已經在靈長類的41個代表性物種和4種食肉動物群體進行了適用性驗證，平均識別精度達94.1%。該技術可每秒識別31張圖片，極大的提高了個體數據分析效率，未來可作為大數據分析的核心組件，為動物學研究提供新的技術方案，也為實現野生動物保護和智能管理提供可靠的技術支撐。

該研究成果以“Automatic identification of individual primates with deep learning techniques”為題（圖4），發表于CELL旗下綜合性子刊《交叉科學》（iScience）。西北大學生命科學學院郭松濤教授是論文通訊作者和**作者，信息科學與技術學院許鵬飛副教授和西安電子科技大學苗啟廣教授為該論文的共同**作者。該技術已獲得3項國家發明**保護。該工作還受到國家自然科學基金委、中國環境科學研究院、中國科學院西安分院、陜西省科技廳、陜西省林業草地局、深圳野生動物園，陜西省林業科學院，秦嶺大熊貓研究中心等單位的大力支持。