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AI無(wú)人機(jī)在最后一次努力中調(diào)查大堡礁以避免災(zāi)難

2019-06-14 17:43 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 來(lái)源：機(jī)器人天空
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該統(tǒng)計(jì)是艱巨的。大堡礁長(zhǎng)2,300公里，包括2,900個(gè)珊瑚礁，面積超過(guò)344,000平方公里，是世界上最大的生物有機(jī)體和聯(lián)合國(guó)教科文組織世界遺產(chǎn)。...

  該統(tǒng)計(jì)是艱巨的。大堡礁長(zhǎng)2,300公里，包括2,900個(gè)珊瑚礁，面積超過(guò)344,000平方公里，是世界上最大的生物有機(jī)體和聯(lián)合國(guó)教科文組織世界遺產(chǎn)。

  來(lái)自布里斯班昆士蘭科技大學(xué)(QUT)的一組研究人員正在監(jiān)測(cè)位于澳大利亞東北部海岸附近的珊瑚礁 ， 以尋找降解跡象，例如由工業(yè)活動(dòng)和全球變暖等各種環(huán)境壓力引起的漂白。

  由QUT副教授Felipe Gonzalez領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在與澳大利亞海洋科學(xué)研究所(AIMS)合作，該研究所多年來(lái)一直監(jiān)測(cè)珊瑚礁的健康狀況。AIMS使用飛機(jī)，水下調(diào)查和NASA衛(wèi)星圖像來(lái)收集特定珊瑚礁狀況的數(shù)據(jù)。但是這些方法具有缺點(diǎn)，包括衛(wèi)星圖像的分辨率相對(duì)較低以及固定翼飛機(jī)和直升機(jī)的操作成本高。

  所以Gonzalez正在使用現(xiàn)成的無(wú)人機(jī)改裝來(lái)攜帶高分辨率數(shù)碼相機(jī)和高光譜相機(jī)。監(jiān)測(cè)工作是在距離海岸15至70公里的水域巡邏。無(wú)人機(jī)在礁石上方60米處飛行，高光譜攝像機(jī)捕獲距離水面不到3米的珊瑚礁數(shù)據(jù)。這大大擴(kuò)展了覆蓋范圍，有助于驗(yàn)證AIMS的發(fā)現(xiàn)。

  Gonzalez解釋說(shuō)，數(shù)碼相機(jī)用于建立正在研究的單個(gè)珊瑚礁的傳統(tǒng)3D模型。但是這種傳統(tǒng)相機(jī)只能 從三個(gè)光譜通道捕獲光 ：紅色，綠色和藍(lán)色覆蓋電磁光譜的380到740納米部分。相比之下，高光譜相機(jī)收集270個(gè)光譜帶的反射光。

  高光譜成像大大提高了我們根據(jù)其光譜特性監(jiān)測(cè)珊瑚礁狀況的能力，”Gonzalez說(shuō)?！斑@是因?yàn)闃?gòu)成珊瑚礁環(huán)境的每個(gè)組成部分 - 水，沙子，藻類等 - 都有自己的光譜特征，漂白和未漂白的珊瑚也是如此?！?

  但是珊瑚礁覆蓋范圍的擴(kuò)大和收集數(shù)據(jù)的豐富性給團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。雖然AIMS潛水員可以在水下會(huì)話中收集珊瑚礁上40個(gè)不同點(diǎn)的信息，但只有一個(gè)高光譜圖像提供了超過(guò)4,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。因此，單個(gè)無(wú)人機(jī)飛行可以積累數(shù)千兆字節(jié)的原始數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行處理和分析。

  在最初處理數(shù)據(jù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)使用了PC，自定義軟件工具和QUT的高性能計(jì)算機(jī)，這個(gè)過(guò)程耗時(shí)數(shù)周，并且大量使用了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。

  因此，該團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)并獲得了一份用于地球資助的Microsoft AI，該計(jì)劃為研究全球環(huán)境挑戰(zhàn)的研究人員提供 了軟件工具，云計(jì)算服務(wù)和AI深度學(xué)習(xí)資源。

  “現(xiàn)在我們可以在云中使用微軟的AI工具來(lái)補(bǔ)充我們自己的工具并快速標(biāo)記不同的光譜特征，”Gonzalez說(shuō)?！耙虼?，根據(jù)數(shù)據(jù)，處理以前的無(wú)人機(jī)掃描需要花費(fèi)三到四周的時(shí)間，現(xiàn)在需要兩到三天。”

  這種數(shù)據(jù)處理的加速是至關(guān)重要的。如果花了一年或更長(zhǎng)的時(shí)間才讓團(tuán)隊(duì)能夠告訴AIMS珊瑚礁的某一部分正在快速退化，那么拯救它可能為時(shí)已晚。

  “通過(guò)及早獲知，政府可以采取更快的行動(dòng)來(lái)保護(hù)珊瑚礁的瀕危區(qū)域，”岡薩雷斯補(bǔ)充說(shuō)。

  他指出，高光譜成像的使用現(xiàn)已成為各個(gè)領(lǐng)域遙感的一個(gè)增長(zhǎng)領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)，礦物測(cè)量，測(cè)繪和水資源的定位。

  例如，他和QUT的同事也在使用該技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)可能受病原體，真菌或蚜蟲影響的森林，小麥作物和葡萄園。

  與此同時(shí)，在接下來(lái)的兩個(gè)月里，岡薩雷斯將繼續(xù)處理從珊瑚礁收集的光譜數(shù)據(jù); 然后在9月，他將開始第二輪無(wú)人機(jī)飛行。

  “我們的目標(biāo)是回到四個(gè)珊瑚礁，AIMS已經(jīng)研究過(guò)監(jiān)測(cè)任何變化，”他說(shuō)，“然后將監(jiān)測(cè)擴(kuò)展到新的珊瑚礁?！?

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