你以为这片漫山红叶、层林尽染是金秋的美景?

其实,这片松林已经陷入危机。

红色的松林已经被害虫入侵,大概一年多的时间,松林就会大片枯死。

但这还不是终点——枯死树木里寄生的害虫还会进一步扩散,威胁到周边健康的松林。

罪魁祸首,是叫红脂大小蠹的虫子。

前方高能预警!可以一窥罪魁祸首的面目。

红脂大小蠹20年前首次在山西发现,别看它其貌不扬,却已经危害了超过35种松科植物,枯死的松树已达600多万株,成为危害我国北方地区松杉类针叶树种的重大林业入侵害虫。

被它虐过的树木叶子会变红,大约半年后整颗树会枯死。

如何预防这种虫灾,

拯救森林?

在传统林业中,想要监测、预防这种杀伤力如此大的害虫,就得依靠林业专家们定期翻山越岭地去巡查那些事先在林区分布好的昆虫诱捕器。一旦发现不及时,就会导致虫灾蔓延。同时,由于预防虫灾由于鉴别诱捕器中的昆虫需要非常高的专业知识水平,基层的林场都面临人才缺乏的窘境,松林岌岌可危。

面对这种情形,北京林业大学智能感知实验室主任的孙钰决定,把通用技术应用到专业领域,用 AI 来拯救中国的森林。

孙钰(右一)在实验室指导学生进行模型调试

但由于地处偏僻,山区较多,所有的林区都面临传输信号非常差的问题。“一般的识别方式,都是将图片拍下后上传到云端服务器,识别出结果后再返回到本地,但林区的信号强度,基本不具备能传送图片的能力。”因此,要想实现 AI 识虫,最大的难点就是人工智能模型的轻量化。

孙钰决定,要在诱捕器的嵌入式设备上完成离线识别,再将识别结果以文字的形式发回后方统一的监控平台。这意味着这个模型不仅要足够轻量,而且还要足够精确。

为了解决这个问题,孙钰进行了多次的尝试,也接触了国内外的多个 AI 开放平台,最终,他选择了百度的深度学习开源平台 PaddlePaddle。作为百度旗下深度学习开源平台,PaddlePaddle可以提供Neural Machine Translation、推荐、图像分类、情感分析、Semantic Role Labelling 等任务,大部分任务可直接套用。

孙钰和他的团队用了一年的时间研发出了基于百度 PaddlePaddle 深度学习框架的 AI 识虫项目,开创了中国林业研究领域的先河。

这个项目最大的优势,就是可以实现远程控制。以前,林业专家们需要花费大量的时间在全国各地的林场进行周期性巡查,而现在,专业人员无需深入林场就可定期收回数据,甚至可以将数据传回的频率提升到半小时一次。这不仅大大提升了工作效率,数据的收集和分析研究也更加地精准。

技术的力量:

AI是如何成为“识虫大师”的?

与 AI 人脸识别一样,AI 识虫的本领同样高强。

AI 识虫智能虫情监测项目原理及简介

孙钰和研发团队在百度技术人员的帮助下,使用 PaddlePaddle 对红脂大小蠹的“虫脸”数据集进行模型训练,再把优化后的模型分发至多个嵌入式设备。

他们在林区内布置了多个摄像头,定时拍摄诱捕器内蠹虫影像,使用 PaddlePaddle C-API 实现诱捕器内蠹虫的离线检测,最后将检测结果通过 MQTT 协议上报至监测服务器。

传统诱捕器里装了高清摄像头,

为红脂大小蠹拍全方位“写真”

监测服务器接收消息后,将检测到的虫口数写入 MySQL 数据库;并利用 Django API 启动服务,读取数据库中蠹虫检测结果,在百度地图上显示相应地点的虫口数。

目前“AI 识虫”系统的识别准确率达到90%,与专业人士识别准确率相当。而且效率大大提高,以往人工检测需要一周的工作量,现在用自动检测一小时内就能处理完。AI 识虫系统运行后,不需要上山就能获得整个林区的规律性数据。

根据国家林业局森林病虫害预测预报中心发布的2018年全国主要林业有害生物发生趋势预测显示,重大外来林业有害生物仍呈扩散态势:红脂大小蠹在内蒙古和辽宁将进一步扩散;松材线虫病在南方跳跃式扩散;薇甘菊在珠三角向两翼扩散加剧,在广西、云南有跳跃式发生可能……与之相对的,是监测人力的匮乏。

百度与北京林业大学合作的“AI 识虫”项目,不仅是 PaddlePaddle 深度学习框架对林业的赋能,也是对保护生态环境的“智能模式”的有益探索。

事实上,随着百度 AI 赋能行业进程的加快,百度的目光也陆续聚焦到民生领域,推进了诸如“百度 AI 寻人”、“百度搜索无障碍”、大桃智能分拣机等项目。

“百度 AI 寻人项目”利用运用人脸识别技术,将用户上传的照片与丢失人口数据库中的照片进行自动的检索比对,从而准确识别出数据库中是否有该失踪人员,帮助他们走上回家的路。

百度与清华大学研发盲人产品,让盲人在互联网上更加轻松地“读”懂文字甚至是图片内容。

将 AI 赋能于农业,利用智能分拣机为每个大桃拍照,自动辨别大小、颜色、品相,实现机器自动分拣,帮助桃农减轻负担。

相信随着百度 AI 技术的不断开放,社会组织会利用百度 AI 技术来为社会提供更多服务。

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