Ocean Park Hong Kong
Ocean Park Chill Club Conservation
Ocean Park Chill Club Conservation
Coral

珊瑚102: 珊瑚與人工智能

March 25, 2021
| 珊瑚102: 珊瑚與人工智能

上期回顧 - 珊瑚小知識

1. 珊瑚是動物
珊瑚是由很多珊瑚蟲組成的

  2. 珊瑚的種類
珊瑚被分成三大類,分別是六放珊瑚,八放珊瑚和水螅珊瑚

  3. 珊瑚的顏色來源
珊蝴蟲的顔色為透明,五彩繽紛的顏色來自生活於珊瑚蟲體內的共生藻類 - 蟲黃藻

  4. 香港的珊瑚礁
香港有84種造礁珊瑚品種
香港東邊水域有天然屏障保護孕育了豐富的珊瑚群落 ,西面水域受珠江淡水流影響只有零散的石珊瑚群落

  5. 珊瑚保育工作
減少進食紅肉,以公共交通工具代步,選購一級能源標籤的電器
購珊瑚友善的防曬產品或使用物理防曬方法(如穿著防曬衣)

人工智能與生活應用

現時,人工智能發展迅速,許多運用人工智能的科技已經融入人類的日常生活,令我們的生活更加便利。以下你每天可能會用到的人工智能例子。

在人工智能的加持下,人臉辨識的應用迅速擴張,大部分智能手機都使用了這項技術來提供快速和便利的解鎖功能。人類識別面部特徵的方法透過觀察特徵,例如眼睛、鼻子、嘴唇、臉型等等。但是人工智能識別人的面貌是透過將人的面孔分成不同坐標(x、y、w和h)、地標(眼睛、鼻子等)和對齊(幾何結構)。

以前,導航只運用基於衛星的全球定位系統(GPS)。時至今天,人工智能被納入導航科技中,讓用戶獲得更準確的定位。例如:通過機器學習,演算法(algorithm)會記住建築的邊緣,經過人類手動識別後,這些邊緣會被輸入系統,並可以在地圖上添加建築視覺效果。

透過運用人工智能,這些應用程序可以理解和識別流量。因此,它們能為用戶提供不同到達目的地確切距離和時間的路線,並推薦最佳路線,節省時間。人工智能還根據當時交通狀況進行計算,提供即時資訊。

人工智能對人類的生活有極大幫助,既可以節省時間,又使科學家們可以將精力投入到其他更重要的發現中。人工智能不僅可以作為娛樂的來源,還提供了無數實用的應用程式。雖然人工智能領域仍有待發掘,但日後一定還有更多的發明將更精確地複製人類的能力,輔助我們的生活。

AI如何協助珊瑚保護工作

為什麼要使用AI保護珊瑚?
傳統的珊瑚礁監測通常由潛水員手動拍攝照片再用作研究和分析。但傳統監察方案受限制,潛水人員潛水時間受氧氣供應所限,只能進行約一小時左右的拍照及錄像。用人工智慧能避開傳統方案的限制,長時間監測,提升搜集圖片數量以達致更準確分析珊瑚礁的復原能力。

AI協助珊瑚保育例子

1.菲律賓 Corail項目

旨在使用人工智能建立數據收集平台,監測及保護脆弱的海洋棲息地和分析珊瑚礁的復原力,舒緩退化珊瑚礁情況
他們安置了攝像機在水下,實時收集珊瑚和周圍環境的數據

2.英屬哥倫比亞大學奧卡納干分校與澳洲福林德斯大學及海洋環境保育組織Nova Blue Environment項目

旨在使用agent模型,預測珊瑚礁未來健康狀況
他們設立了一個虛擬環境,可以控制不同變數,以了解各種因素對珊瑚礁恢復力的影響,與環保團體攜手尋找防止珊瑚惡化方法

衡量效能五大因素

研究珊瑚的方法

學生紀錄

上回提到,在過去的數月中,同學們建立了一套人工智能系統。
在這個過程當中,同學們都遇上不少挑戰,以下是其中一個教導AI辨認珊瑚的常見情況。

圖中的動物很難辨認

不論是人手或機器拍攝都會有這個情況出現。即使是機器在水中也不能保持完全穩定。另外,水質都對相片的質素都有影響。

香港水域比較混濁,增加水下拍攝的難度。上方左邊的圖片攝於香港,而右邊的圖片則攝於菲律賓,可見水質對圖片的影響。
 
另外是否有充足光線都會影響相片的對比度。洋流會捲起沙子,這都有機會令圖片變得模糊。

其實,人工智能系統需要大量多角度的照片學習和分析,因此不論是清晰或模糊的照片都能夠令系統更加完善,所以有分析的必要性。
相片的質素受到很多外在因素影響,而調整圖片可以解決上述問題,包括調整色階、光暗、對照和飽和度。右邊上下兩圖顯示修圖前後的分別。

同學們可以參考以上的建議,令人工智能系統更完善,並於4月的保育嘉年華中展示你們的成果。
 

人工智能真有那麼完美?

之前提到人工智能在復育珊瑚上的原理和效用,到這裡我們不禁會問:人工智能是萬能嗎?

其實人工智能並非萬能。以最基本的數據收集為例,對人類來說,要辨認某一種物種,只需要給他幾張該物種不同角度的照片和幾句說明;但對於人工智能來說這是遠遠不夠的,因為它需要一百萬張甚至更多的不同角度的照片才能準確辨認某一物種,這就是機器學習的一種局限。

數據收集和處理是極需時間和精力的工作。珊瑚礁的面積龐大,分佈廣,即便是靠機器幫忙拍照也需要不少時間;另外拍回來的珊瑚照片的清晰度也是人工智能能否準確辨認的關鍵之一,需要作調色等處理;更重要的是處理數據的機器需要有一定的運算能力才能保證效率。

人工智能目前主要用於辨別和普查功能,不能解決導致珊瑚大規模白化的種種因素,包括人為污染、氣候變化等。因此珊瑚復育需要配合其他保育策略才能發揮更好的效果。
 

結語及反思

科技發展雖能爲珊瑚保育工作帶來便利,生態學家能使用人工智能系統(A.I)協助觀察珊瑚的生長情況及評估保育工作的成效,可是A.I 本身並非一種保育方法,只是一種輔助工具。因此,保育珊瑚還需從日常生活做起,減少碳排放,舒緩全球暖化,再運用A.I技術監測珊瑚狀態。
 

關於我們

海洋公園舉辦了「海洋公園Chill級保育計劃」,當中的「海洋公園保育聯盟」邀請本地中學參與綠海龜、金裳鳳蝶及鹿角珊瑚的保育工作。其中一項為鹿角珊瑚而設的保育工作便是應用人工智能技術,協助研究人員整合珊瑚普查的數據,建立香港珊瑚人工智能辦識系統,從而提升學生對香港珊瑚多樣性的認識及親身為海洋保育出一分力。

「海洋公園Chill級保育大使計劃」 招募大專生成為教育大使,向大眾分享動物和保育知識。我們將在一連三期的雜誌介紹其中一種動物 — 鹿角珊瑚。第一期介紹了珊瑚的基本資料以及復育工作。而這一期我們會介紹如何利用人工智能(A.I)進行珊瑚復育。

編輯:鍾家豪,梁芯瑜,鄧曉彤,黃智軒,文曉澄,鄔珺如
 

參考資料

Agriculture, Fisheries and Conservation Department, Government of the Hong Kong Special Administrative Region. Retrieved from http://www.afcd.gov.hk/tc_chi/conservation/Con_hkbsap/bsap_implementatio...
Hong Kong Ocean Park. (n.d.). Acropora Corals. OCEAN PARK CONSERVATION CHILL CLUB. Retrieved from https://www.oceanpark.com.hk/tc/education-conservation/education/ocean-park-conservation-chill-club/acropora-corals
每日頭條(2020)。AI如何幫助人類保護海洋?取自
https://www.google.com.hk/amp/s/kknews.cc/science/a6xo8bx.amp
洪煥周(2020)。守護美麗海洋 研究團隊以電腦模型預測珊瑚礁健康狀況。取自https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&cat1=20&cat2=80&id=0000592627_LUI785LG15AOTA8HKW0ME
Pikbest (n.d.) [pinterest post] Pinterest. Retrieved from https://zh.pngtree.com/freebackground/diving-poster-design_1074658.html
T., L. R. (2020). Artificial intelligence in daily life. Singapore: Springer.
MakerBay (2020) 「海洋公園保育聯盟」鹿角珊瑚 - A.I.諮詢工作坊。取自https://www.youtube.com/watch?v=MWTsnczfALU