一组高度稳定的热传感相机从安装在船甲板上的鞋盒大小的包裹内扫描海洋表面。突然,在远处朦胧的海浪中,他们发现了一小股白色。还有另一个。现在,算法开始流行起来。机器学习系统捕获素材,并通过经过数百万个类似片段训练的神经网络运行。

将检测到的内容与训练数据进行比较,人工智能模型做出了一个决定:远处的那一小股热气是鲸鱼吐出的气息。计算机系统会向待命的远程专家发送 ping作,该专家会仔细检查机器的工作情况。在一分钟内,专家将警报转发回船上,引起了船长的注意,并有足够的时间让船员改变航向,希望避免鲸鱼成为海上道路杀手。

这就是 WhaleSpotter,一种人工智能驱动的鲸鱼检测系统,旨在向船舶发送实时警报,以防止它们与鲸鱼相撞——这种威胁每年导致数千头鲸鱼受伤或死亡。

视频由 WhaleSpotter 提供

在马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所 (Woods Hole Oceanographic Institution) 的生物物理学家丹尼尔·齐特巴特 (Daniel Zitterbart) 的领导下,科学家们一直在渡轮、研究船和游轮上,以及北美东西海岸以及南大洋部分地区的陆地设施中测试这种由人工智能驱动但经过人工验证的新型鲸鱼检测系统。 

自 WhaleSpotter 于 2019 年在研究试验期间首次启动以来,其功能得到了极大的发展。2024 年,全球 WhaleSpotter 网络在其二十多个船基和陆基设施中进行了超过 51,000 次海洋哺乳动物检测,而第一年只有 78 次。所有这些检测结果都自动实时发送到远程数据中心,但只有少数船舶选择接收 24/7 警报。

但这些船的规模适中。在寻求拯救鲸鱼免遭致命碰撞的过程中,最大的挑战之一是保护它们免受一些最大和最常见的海上船只的伤害:集装箱船。 

Zitterbart 表示,集装箱船的撞击体积庞大且难以纵,是大型鲸鱼死亡的主要原因之一。从货船的驾驶台高高地张望,尤其是在夜间或雾中,船长可能很难很快看到鲸鱼,从而改变船只的航向,这很容易达到 250 米(800 英尺)长。这就是为什么 Zitterbart 的团队最近开始与总部位于夏威夷的 Matson Navigation Company 建立研究合作伙伴关系,开始将 WhaleSpotter 的技术应用于这一关键类别的船只。 

将 WhaleSpotter 定制为在集装箱船上工作需要特殊的考虑。集装箱船速度较慢,转弯难度较大,比其他船只需要更多的提前通知。然而,集装箱船也耸立在海洋上。利用更高的有利位置,Zitterbart 和他的团队已经能够增加他们的系统能够可靠地发现鲸鱼的距离。该团队在夏威夷、阿拉斯加和美国西海岸航行的 Matson 集装箱船上测试了远程摄像头并调整了稳定系统,发现该技术现在可以可靠地发现最远 6 公里(近 4 英里)外的海洋哺乳动物。Matson 的船只尚未通过 WhaleSpotter 的系统接收实时警报,但 Zitterbart 和他的同事们继续微调他们的检测系统,使其为黄金时段做好准备。 

“我认为我们快到了,”Zitterbart 说。 

“我们对早期结果感到兴奋,”Matson 发言人 Keoni Wagner 补充道。“假设该系统达到当前的预期,我们计划将应用范围扩大到整个国内机队。”

从非营利组织 Cascadia Research Collective 的海洋生物学家 John Calambokidis 的角度来看,大致有三种策略可以减少船只撞鲸的发生率:改变船只的路线,减慢速度,以及使用实时检测来避开鲸鱼。Calambokidis 说,第三种策略没有得到足够的关注,而 Zitterbart 的方法做出了重要贡献。“这不是一件容易的事,”他谈到经过专家评审的 AI 方法时说。他补充说,对热像仪的依赖(检测热量而不是光)使该系统在夜间特别有用,因为许多鲸鱼物种比白天更有可能靠近水面。 

WhaleSpotter 刚刚分拆为一家营利性公司,并不是唯一能够检测鲸鱼的 AI 增强型热像仪系统。Awarion 和 SEA。AI 也可以。但 Zitterbart 争辩说,他的技术与众不同的是 WhaleSpotter 是专为海洋保护而打造的。因此,他坚持让人类验证机器的工作。“很多人说,'这不是有点矫枉过正吗?我们不能摆脱它吗?Zitterbart 说。

虽然 AI 系统旨在过滤掉误报(例如来自鸟类、破浪和船只的信号),但 Zitterbart 的目标是让船长收到零误报,以便每个 ping 都真正需要他们的注意。消除人工监督可能会使船长收到大量虚假报告,这可能会导致挫败感和警觉疲劳。北大西洋露脊鲸等物种的生存面临风险,这种濒危动物在船只撞击中遭受了严重损失,只剩下 370 只:“我们不能错过任何一只动物,”他说。

Calambokidis 强调,防止鲸鱼与船只相撞需要使用多种互补策略。虽然 Zitterbart 欣然同意 WhaleSpotter 不是灵丹妙药,但他表示它特别适合实现某些目标,例如限制濒危物种的死亡。

最终,他希望更多的船只携带 WhaleSpotter 相机。“一旦有数百艘船只使用这项技术,真正的力量就会显现出来,”他说。“然后,收集到的信息也可以与不使用该技术的船舶实时共享。”

然而,在努力扩大 WhaleSpotter 的影响力时,Zitterbart 的重点仍然放在动物身上:“每一头没有因为技术而被击中的鲸鱼都是成功的。

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