海岸無人機利用人工智慧，讓我們不必擔心鯊魚威脅

身在澳洲的海岸線上，我們常能看到無人機在頭頂盤旋、直直朝著閃閃發光的碧綠海水拍攝。 “肯定又是網紅在這取景”，我們在心裡抱怨。但如果認真觀察這台飛行器，就會發現上頭畫著標誌，以亮黃色加紅色的字母寫明「保持暢通」。所以說，這應該不是TikTok播主放的。

沒錯，它不是網紅的玩具，而是保護衝浪愛好者的大救星。這些無人機負責在海灘上追蹤鯊魚，避免這些危險生物與嬉水者之間距離過近。新南威爾斯州政府已經做好準備，並計劃在未來幾年內投入大量資金（超過8500萬美元）以減輕鯊魚威脅，讓人類更好地與這些食肉動物共存。當然，傳統的起重機巡邏和防鯊網仍然存在，但2020年的一項調查顯示，大眾最喜歡的鯊魚管理方案仍然是這種無人機追蹤。

這項舉措並不新鮮。自2016年以來，州政府就一直在利用無人機搜尋鯊魚蹤跡，並從2018年開始與Surf Life Saving NSW合作工作。無人機的飛行高度超過60米，由訓練有素的衝浪救生飛行員操縱。一次次掠過海洋上空所拍下的即時影片並非為了記錄美麗的海浪，而是要搜尋水面之下流動的鯊魚。操縱員當然接受過如何區分鯊魚形態（例如大白鯊和虎鯊就明顯不同）和其他動物（海豹或大魚）的培訓，但如果天氣條件較差，肉眼判斷會相當困難。一旦起風、強光射在特定位置、水太渾或太暗、飛過海藻富集區，拍攝畫面將更顯得難以辨別。

2017年12月10日拍攝的照片顯示，一架鯊魚偵察無人機在雪梨北部的比爾戈拉海灘上空飛行，機身下方裝有安全漂浮裝置。去年夏季，高科技鯊魚偵察無人機在澳洲的數十個海灘巡邏、快速識別水下掠食者，以超越救生員的速度為游泳者和衝浪者提供安全設備。

無人機飛行員做出正確判斷的比例大約是60%——意義重大，但似乎不夠可靠。正因如此，一支科學家研究小組才決定探索AI能否做得更好。 Cormac Purcell博士獲得了新南威爾斯州第一產業部的資助，與南十字星大學和迪肯大學的Paul Butcher博士一起在麥考瑞大學進行這項研究。團隊著手打造出「最強大」的鯊魚AI探測器，並立即在澳洲海域部署測試。沒錯，大部分AI技術在實驗室中表現還行，但在現實應用時需要應對大量挑戰。正因為如此，Purcell和Butcher博士才熱衷於在野外測試自己的探測器。他們在報導中寫道，「之前，AI增強型鯊魚識別系統的早期表現已經證明其重要意義，此類系統報告的檢測準確度超過90%。但將這些系統擴展至新南威爾斯州海灘、在現實場景下實現識別功能一直面臨挑戰。在本質上，機器學習方案中的AI驅動軟體必須定期更新，才能持續保持有效性。」

研究人員努力追蹤和識別鯊魚，將資訊交付給AI軟體以使其持續“學習”，從而為衝浪救生員創建一款行動應用程式。作者們解釋道，「使用這套新資料集，我們訓練出的機器學習模型能夠識別十種海洋生物，包括不同各類的危險鯊魚，如大白鯊和捕鯨鯊。之後，我們將模型嵌入至新的行動應用當中，由該應用程式即時標記出無人機鏡頭中捕捉到的鯊魚及其對應物種。我們與新南威爾斯州政府和Surf Lifesaving NSW密切合作，於2020年夏季在五個海灘試用這款應用程式。」

具體表現如何？ 「我們的AI鯊魚探測器表現不錯。在現實條件下，它能以80%的成功率逐幀識別出危險鯊魚。我們還故意給它埋坑，透過使用一年內不同時間或不同天氣條件下的海灘畫面來提高測試難度。」目前，這款應用仍存在一些限制，例如難以辨識輪廓相似的不同鯊魚種類，另外容易漏掉體形較小的生物。但團隊堅信AI「如今已經足夠成熟，能夠部署在澳洲海灘上肩負起探測鯊魚的任務。但與常規軟體不同的是，這套方案需要定期接受監控和更新，以保持高度可靠的危險鯊魚檢測能力。」

目前正是澳洲的夏季，無人機已經再次出去、掃描海域，為保護海濱遊客貢獻力量。作者們總結道，「AI能夠提高這些無人機裝置的監控可靠性，未來甚至可能發展成穩定可靠的全自動鯊魚發現與回應工具。」

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