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当数海雀不是黑白的时候,人工智能是有帮助的

数海雀是一项困难的工作。传统上,护林员必须躺在地上,把手伸进洞里去摸一对海雀和它们的蛋。你可以想象,这些鸟不太喜欢在自己舒适的家里被人捅,它们经常会咬或挠入侵的手指。由于一个地区有数万个地洞需要检查,护林员们需要通过很多石膏。

虽然海雀并没有濒临灭绝的危险,但它们正处于灭绝的边缘保育鸟类四红名单,这意味着对野生动物数量的严重担忧。原因之一是海雀夫妇一年只下一个蛋。这就是为什么勇敢的护林员参加了在苏格兰东海岸的法恩群岛、设得兰群岛和梅岛等地的统计项目,以了解人口是在增长还是在减少。

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在五月岛,风电场开发商和运营商上交所可再生能源正在试验一种使用人工智能、机器学习和图像识别技术来数海雀的新方法。这个项目是由威廉希尔体育官网阿瓦纳德NatureScot当建筑开发商等公司想要了解这对当地野生动物的影响时,可能会改变动物群落的计算方式。

苏格兰和南方能源公司可再生能源公司是富时100指数成份股公司苏格兰和南方能源公司的一部分,是英国和爱尔兰可再生能源领域的领导者比阿特丽斯海上风电场–苏格兰最大的海上风力发电运营基地——距离5月岛约200英里。它还在约克郡海岸外的多格河岸建设世界上最大的海上风电场;在安格斯海岸外的海格林建设苏格兰最大的海上风电场;以及将成为欧洲最高产的昂索尔岛之一e设得兰群岛的维京人风电场。

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该公司将可持续发展视为重中之重,正与微软合作,确定、开发和部署创新解决方案,以实现共同的零碳目标。威廉希尔体育官网双方将寻求通过可再生能源、脱碳和数字解决方案进行合作、分享知识并开发潜在的举措,以提高运营效率。

与此同时,随着可持续发展项目的推进,梅岛正在进行的发现、识别和计数海雀的工作,可能有助于将对鸟类繁殖和进食习惯的破坏降到最低。

Avanade数据和人工智能首席技术官西蒙·特纳(Simon Turner)表示:“随着对可再生能源的投资继续进行,确保风电场等开发项目不会对环境产生任何有害影响变得越来越重要。”“五月岛的这个特殊区域每年都会吸引许多海雀前来繁殖,这是确保任何新风电场的规划都不会中断的关键。为了监测岛上海雀的数量,自然保护区通常会让人们拿着写字板坐几个小时,记下他们看到的海雀数量。通过SSE可再生能源,我们看到了利用技术使这一过程更准确、更高效、对海雀的入侵更少的机会。通过使用摄像机和人工智能,我们现在能够每天统计海雀的数量,监控它们的洞穴,而不用靠近它们。”

在梅岛拍摄海雀的摄像机之一
在梅岛拍摄海雀的摄像机之一

SSE Renewables公司和Avanade公司在岛上的不锈钢盒子里放置了四个摄像头,以捕捉海雀的现场视频。海雀在海上生活了8个月后,将于3月底至4月初返回陆地繁殖。在春天和夏天的几个月里,它们将在岛上安家——使用与往年相同的洞穴——然后在8月中旬返回大海。

每个箱子里都有一个冷凝加热器、雨刷(苏格兰人称之为“寒冷天气”),以及备用电源。摄像机捕捉到的数据存储在威廉希尔体育官网Microsoft Azure数据湖并使用Azure Kubernetes服务它拥有处理海量信息的能力和弹性。

微软英国的首席执行官克莱尔·巴克利说:“SSE和微软有共同的雄心,优先考虑、加强和支威廉希尔体育官网持能源部门的可持续性。我们很自豪能够通过我们的伙伴关系紧密合作,在短期、中期和长期实现这些目标。在梅岛的创新海雀监测项目展示了技术对促进可持续发展的影响,这只是我们如何与SSE合作,塑造一个更可持续的未来的一个初步例子。”

Avanade和SSE Renewables公司使用“图像识别”模型训练人工智能,给它提供简单的图片,直到它学会识别线条、正方形和圆形等结构。随后的图像变得更加复杂,这使得人工智能模型能够识别物体。最后,研究人员给模型提供了海雀的图片和其他随机图片,并告诉模型哪些是海雀,哪些不是。当梅岛上的摄像机打开时,人工智能将能够发现海雀,将它们与岩石等背景图像分离,并在它们四处移动时逐帧跟踪它们。

2020年3月,在这个140英亩的岛屿上记录了大约8万只海雀,使它成为英国第三大殖民地,人工智能当然有自己的工作来跟踪所有的鸟类。

特纳补充道:“人工智能将在每个海雀的斑点周围画一个盒子,并给它们独特的标签,如‘001、002、003’等。”。“当相机移动到下一帧时,AI知道离某个特定框最近的海雀是同一只海雀,它只是向左或向右移动了一步,所以它会在鸟的周围重新绘制框。这种情况会在每一帧镜头中反复发生。即使海雀飞出了框,AI系统也会识别它飞到看不见的地方,如果它回来,我们会再次尝试跟踪它。这就是我们跟踪和计算单个海雀的方法。”

海雀在陆地上筑巢时大多在夜间活动,因此研究人员必须调整相机的亮度和分辨率设置,以拍摄海雀的镜头。他们不能使用夜视仪,因为人工智能模型是根据白天拍摄的海雀图像进行训练的。

海中有两只海雀,一只在飞
海鹦在海上生活了8个月后,会在3月底或4月初返回陆地繁殖

它们有很好的视力,所以在晚上可以看得很清楚。然而,苏格兰和南方能源公司可再生能源公司(SSE Renewables)很想知道,在收集食物带回洞穴的过程中,它的碧翠丝风电场是否影响了鸟类的飞行路径。

比阿特丽斯位于距凯斯尼斯海岸13公里处,由84个涡轮机组成,每个涡轮机都有一个直径154米的转子。Beatrice是SSE renewable、Red Rock Power、The Renewables Infrastructure Group和Equitex的合资企业,于2019年开始运营,可生产588兆瓦的能源,足以为45万户家庭供电。涡轮机产生的电力沿着海底和地下电缆传输,然后在马里的基思附近登陆,并连接到布莱克丘变电所。

SSE可再生能源工程中心客户经理奥利弗•阿贝尔(Oliver Abell)表示:“我们希望改善我们的环境监测,这样我们就能在该领域更加积极主动。这是SSE可再生能源数字化转型的一部分,微软和Avanade一直在帮助我们。威廉希尔体育官网他们向我们展示了许多可以帮助我们实现目标的技术,并与我们的员工合作,向他们展示了他们如何利用这些技术。SSE可再生能源公司不可能独自启动人工智能海雀计数项目;我们是能源公司,不是科技公司。威廉希尔体育官网微软和Avanade是这个项目的关键部分。”

苏格兰五月岛上的海雀群
2020年3月,岛上记录了大约8万只海雀,使其成为英国第三大殖民地

除了新技术和数字技能,SSE可再生能源还采用了一种新的工作方式。来自不同团队的员工被聚集在一个“飞行小组”中,以一种快速、敏捷和开放的方式工作来解决问题。五月岛项目是他们的第一个任务。

苏格兰和南方能源公司(SSE)首席可持续发展官雷切尔·麦克尤恩(Rachel McEwen)表示:“作为领先的可再生能源发电商和英国最大的电网公司之一,我们的资产对环境产生了影响,从减少全球气候变化的影响到支持当地栖息地。

“我们需要积极管理水电厂和风电场运营的影响,以及我们的电力网络,而像‘飞行小组’这样的倡议表明,随着我们利用水和风等自然资源来生产可再生能源,有机会保护和改善栖息地。”

阿贝尔补充说,获得有关当局的同意建造一个风电场可能需要10年时间,其中很多时间都花在解决环境问题和对野生动物的影响上。如果他们能加快风力发电场的建设,他们就能生产更多的可再生能源,并支持英国走向绿色发展。

虽然梅岛项目的重点是海雀,但人们希望它可以用来监测其他可能受到事态发展影响的动物。

苏格兰可再生能源公司(SSE Renewables)在苏格兰沿海运营的比阿特丽斯风电场(Beatrice windfarm)
苏格兰可再生能源公司(SSE Renewables)在苏格兰沿海运营的比阿特丽斯风电场(Beatrice windfarm)

“例如,我们可以监测鲑鱼,以确保它们能够在河流中迁徙,”Abell补充道。“这项技术可以在任何环境下工作,在任何环境下,你都可以不插手监控一个物种,要么因为它太遥远,要么因为你不想让人类干预那个环境。”

海雀孵化并抚养了它们的幼雏(海雀宝宝),现在它们已经离开了梅岛,开始另一个生活季节。SSE Renewables、微威廉希尔体育官网软和Avanade现在将查看数据,以了解他们的人工智能项目是否成功。