光明網(wǎng)7月29日訊（記者趙清建）在野外，如果你遇到一群金絲猴，你能區(qū)分每一只個體嗎？這一過程其實就是個體識別。西北大學(xué)金絲猴研究團隊長期開展野外觀察研究，20年前經(jīng)過艱難探索實現(xiàn)了對野生金絲猴的肉眼個體識別，推動了中國靈長類行為生態(tài)學(xué)的快速發(fā)展。近日，該團隊郭松濤教授通過與計算機科學(xué)領(lǐng)域的專家深度合作，建立動物AI研究團隊，采集和挖掘前期動物行為研究中所積累的海量數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行動物特征的檢測、追蹤和識別，提出具有關(guān)注機制的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（圖1），通過系統(tǒng)建模和調(diào)試，率先開發(fā)出具有完全國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的Tri-AI動物個體識別系統(tǒng)（圖2），實現(xiàn)了適用于多物種的個體識別的研究目標(biāo)。

個體識別是開展動物行為和動物生態(tài)研究的基礎(chǔ)。近半個世紀(jì)以來，借助動物本身特征（如斑紋、顏色、傷疤等）或人為標(biāo)記特征（如烙印、刺青、染色、環(huán)志、無線電項圈及遺傳標(biāo)記等）等進(jìn)行個體識別，極大地豐富了人類對動物及其行為的認(rèn)識。比如，人們突破了個體識別技術(shù)后，才揭開野生金絲猴社會的神秘面紗。然而，長期以來，個體識別的數(shù)據(jù)采集主要依靠“一筆一本一望遠(yuǎn)鏡”的傳統(tǒng)方式人工觀察記錄（圖3），非常依賴觀察者自身的經(jīng)驗，并極大的受制于天氣、地形等研究條件，數(shù)據(jù)采集可靠性、效率和連續(xù)性都難以持續(xù)保障。目前，動物行為和保護(hù)研究，尤其是動物管理對于個體智能識別這一前沿技術(shù)的需求十分迫切，亟待突破。

據(jù)了解，Tri-AI系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)人工個體身份識別或僅針對單一物種的機器識別的研究瓶頸，解決了動物行為研究個體智能識別這一大技術(shù)難題。該方法的成功驗證了基于多物種的自動個體識別的理論假設(shè)的科學(xué)性，并滿足了“無觀察者干擾”的行為學(xué)研究的理想條件要求。目前，該系統(tǒng)對靈長類各亞科代表性物種和多個大中型哺乳動物個體識別的平均精度已達(dá)94.1%，未來在使用更多數(shù)據(jù)之后識別精度還將不斷提高。

此外，該研究成果可兼容夜視影像的分析，可實現(xiàn)基于夜視圖像的個體身份識別，進(jìn)而可實現(xiàn)全天候的動物研究，該系統(tǒng)經(jīng)過訓(xùn)練，將可以自動分揀現(xiàn)有的紅外和可見光圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)極大提高數(shù)據(jù)分析效率，將極大地推動動物行為學(xué)研究，也將在野生動物保護(hù)和管理領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，為實現(xiàn)野生動物智能管理提供可靠的技術(shù)支撐。在該技術(shù)公開之前，盡管對于某個特定物種個體智能識別功能已經(jīng)被實現(xiàn)并報道，但是像該技術(shù)一樣可以在全天候條件下實現(xiàn)多物種的識別，則在此之前一直停留在科學(xué)假想階段。

該研究成果以“Automatic identification of individual primates with deep learning techniques”為題，以Research Article形式，發(fā)表于Cell出版集團旗下的第一個綜合性子刊《iScience》上。西北大學(xué)郭松濤教授為論文通訊作者和第一作者，西北大學(xué)許鵬飛教授和西安電子科技大學(xué)苗啟廣教授為該論文的共同第一作者。該成果由西北大學(xué)陳曉江教授團隊和西安電子科技大學(xué)苗啟廣教授團隊參與歷時2年完成。該成果已獲2項國家發(fā)明專利授權(quán)保護(hù)，另外1項發(fā)明專利正在申請保護(hù)。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院、中國環(huán)境科學(xué)研究院，國家林業(yè)草地局、陜西省科技廳、陜西省林業(yè)草地局科研項目的資助。

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