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Dell Technologies 深度學習幫助全志工保護大堡礁

隨著大堡礁公民團隊推出下一代大堡礁普查分析平台,新型深度學習技術將進一步支援保育工作

Dell Technologies |2023 年 5 月 24 日

Dell Technologies 與大堡礁公民合作,推出全新的深度學習技術模型,讓全球公民科學家能夠在大堡礁普查 (GRC) 下一階段中,更快速準確地分析從大堡礁收集到的偵察影像。

新一代 GRC 平台採用深度學習快速辨別珊瑚狀況,使保育工作得以更加及時。先前在船隻上部署的 Dell 邊緣解決方案會自動透過行動網路將資料直接上傳至深度學習模型,以即時捕捉影像。深度學習技術將能加快先前完全仰賴人類志工的影像分析,進而為大堡礁保護工作提供更精良的資訊,同時強化 GRC 的能力。

Dell Technologies + Reefs
We partnered with Australian based Citizens of the Great Barrier Reef to create a Dell AI solution, accelerated by #IntelXeon to transform reef analysis and conservation, helping them scale to new depths in their mission and in the ocean.

大堡礁公民執行長兼創辦人 Andy Ridley 表示:「大堡礁是全球最大的生態系統,比義大利還要大,從太空都能看到。白化和大量會捕食珊瑚的棘冠海星等種種威脅,對大堡礁脆弱的生態系統已經造成很大的破壞。瞭解珊瑚礁之間的連通性是管理和保育珊瑚礁的關鍵重點。研究人員以前只能夠監控 3,000 株珊瑚礁中的約 5-10%,因此難以做出明智的保育決策。」

為了因應更多的大堡礁文件需求,大堡礁公民 GRC 邀請遊客在數百個大堡礁地點捕捉上千張偵察影像。全球志工,也就是公民科學家,之後會根據海洋結構和珊瑚礁健康來分類影像。有了這些資料,昆士蘭大學 (UQ) 和詹姆斯庫克大學 (JCU) 的研究人員可以提供建議給 GBR 棘冠海星 (COTS) 管理團隊和觀光機構,這些組織會優先處理立即性的珊瑚礁保育事務。

Dell 新深度學習模型加快了這個過程,讓公民科學家能夠在最需要的地區和一年中的關鍵時刻 (例如每年的產卵季) 支援及時的復育工作。

以先前的成功為基礎建立模型

針對 GRC 航海作業,Dell 開發出一套耐用裝置的邊緣解決方案,並搭配行動網路以便攜於船上,這套解決方案提供了即時影像儲存空間,並會在返回陸地時自動上傳。公民科學家在不同區段類別周圍畫上邊界做為標記。

手動分析 13,000 多張影像對公民科學家來說非常費時,並且會出現不準確的情況。第二次 GRC 產出 42,000 張影像,比前一次普查多上許多。要分析這種數量所需的技術 (也就是深度學習模型) 得具備擴充性,才能夠處理未來不斷增長的資料集。透過深度學習模式,遊客即使在大堡礁上也可拍照並將照片上傳到集中管理的普查入口網站。深度學習模型偵測區段的速度更快,也比手繪邊界更精準。現在公民科學家只需使用預先偵測到的邊界來標記珊瑚物種。

深度學習分析每張相片的時間不到一分鐘,與之前普查階段的七到八分鐘相比快上不少。在第一次 GRC 中,需要花費 1,516 個小時來檢閱 13,000 張影像,而新模型只需不到 200 個小時就可以分析相同的資料集,這讓公民科學家可以專注於更重要的標記任務。

深度學習語義分割模型模式採用 Dell 高效能運算 (HPC) 圖形處理器 (GPU) 加速系統,可訓練模型和 Dell PowerScale 系統來儲存資料。內部運算平台包含支援 AI 訓練叢集和多個 AI 推斷引擎的 Dell PowerEdge 伺服器。

Dell 與海洋專家合作,將 144 種珊瑚礁有機體分為五個種要保育類別,使深度學習模型能夠高效率且準確地分類每張影像中的珊瑚。

Dell 邊緣解決方案和深度學習模型可重複執行且可擴充。大堡礁公民創辦人 Andy Ridley 希望藉由 Dell 科技解決方案,將 GRC 擴展到全球其他珊瑚棲地。印尼將是澳洲外的第一個試用點。

與新加坡的 Dell 資料科學團隊合作,特定模型經過持續改良,以及大量的社群測試確保符合效能指標標準。Dell 專家使用 SegNet 來訓練模型,一種有約 3,000 萬個參數的語義分割模型。它提供強大的深度學習模型,會隨著進行更多資料訓練而不斷改進。

協作保育方式

GRC 是一場意義深遠的合作,集結了大堡礁公民、Dell,和 UQ、JCU 及 Sahaj Software Solutions 的研究人員,還有公民科學家,各方都運用專業知識付出一己之力。

大堡礁公民團隊與 Dell Technologies 合作的專案將在 Stan 紀錄片平台上架,預計於 2023 年 6 月發行。

大堡礁公民創辦執行長 Andy Ridley 透露:「這個突破性模型可以幫助我們有效地動員數十萬人們參與大堡礁普查,共同保育大堡礁。公民科學與深度學習技術的結合是 21 世紀保育工作極為重要的一步,這將有助於擴大保育規模。」

昆士蘭大學的珊瑚礁生態學家 Peter Mumby 教授表示:「大堡礁普查是以公民和高端技術為設計核心,能提供及時資訊給決策者做為規劃棘冠海星控制措施的依據,有利於復育珊瑚礁。」

詹姆斯庫克大學的 Cook Chartrand 博士說:「大堡礁普查在提供偵察資料方面表現優異,其他計畫中很難達到這種規模。它能填補關鍵資料缺口,並鎖定不在目前長期計畫內的珊瑚礁,補強了現有的監控工作。這非常重要,因為我們整個 GBR 規模上面臨著年復一年的變化。」

Dell Technologies 澳洲與紐西蘭地區資深副總兼總經理 Angela Fox 認為:「面對氣候變遷,我們所有人都需要採取行動。Dell Technologies 確立可量化的環境、社會和治理目標,而我們與有相同熱忱和立即行動能力的組織合作。透過第一次大堡礁普查,我們開發了一套技術解決方案可協助即時擷取珍貴資料。在與大堡礁公民創新合作的下個階段中,我們利用了深度學習的力量擴大團隊的保育工作、快速存取精良資料,幫助團隊馬不停蹄地保護我們最珍貴的國家和全球寶藏之一。」

關於 Dell Technologies

Dell Technologies (NYSE:DELL) 協助組織與個人建構數位未來,並改變他們的工作、生活和娛樂方式。該公司為客戶提供業界最廣泛且最創新性的技術和服務產品組合,以因應資料時代的需求。

關於大堡礁公民

大堡礁公民是一個 21 世紀保育組織,負責整個大堡礁的保育工作。結合領先科學、有意義的公民行動和數位創新,該組織的使命是推動人力為主的珊瑚礁保育,並擴大規模以應對全球珊瑚礁所面臨的日益嚴峻的威脅。公民團隊集合了各方不同專業背景的成員,有與珊瑚礁淵源匪淺的族群,以及世界各地共同熱愛保育的人們,大家都致力於保護這個經典自然奇觀,為後代傳承寶貴資產。

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