“猴脸识别技术”负责人：可识别41种灵长类、4种肉食性动物
新京报2021-03-01 18:25
郭松涛设想过这样一个场景：在动物园或是野外，拿起手机对着活蹦乱跳的动物一扫，屏幕上就会跳出它们的姓名、性别、兴趣爱好等，游人会对这些动物了解得更多。
郭松涛是西北大学生命科学学院教授，近日，他带领的科研团队成功研发了“猴脸识别技术”。虽然叫做猴脸识别，但它实际可以识别包括川金丝猴在内的41种灵长类动物，其中，秦岭川金丝猴的识别成功率达到95.6%。此外，这项技术还可识别熊、老虎等4种肉食性动物。
郭松涛告诉新京报记者，目前的猴脸识别技术主要利用神经网络算法，通过对猴脸的器官布局、毛发、纹理等整体进行特征提取，对比模型库信息进行识别，并自动录入新个体数据。这项技术不仅可以用于野生动物的行为生态、科普、保护，还可为精细化管理家养动物等应用开辟广阔前景。
“我们的技术是2020年8月公开发表的，软件是今年2月做好的。现在正在局部试点。”郭松涛说。
走上六七个小时，只有一两个小时能看到猴子
新京报：猴脸识别技术最早应用于秦岭川金丝猴。作为一名动物学领域学者，你是如何与这种国家一级保护动物结缘的？
郭松涛：2001年我考上了西北大学动物学研究生，那之后就跟着导师李保国教授跑野外，观察野生金丝猴。你能看到100多只猴子在你头顶跳跃，在那里玩耍，我要坐在那儿，屏着气，希望它们在我身边多待一会儿。即便几分钟也会让我心跳加速。
那段时间我们跟野生金丝猴跟了一年，发现它们的活动范围大概是20平方公里。
其实在野外跟猴子还是很辛苦的，我们穿一种军用陆战靴，靴子很重，底子厚，结实耐磨。一般人一双陆战靴能穿一辈子，但我上硕士一年穿坏了三双陆战靴——猴子到哪我就到哪，山上都是石头。
为了跟猴子，在野外极端环境下生存是工作常态。秦岭冬天夜里下雪，零下十几摄氏度，冷得睡不着，起来在山上现找木材烤火。要像烤土豆那样，烤了身前，还得烤烤身后。给猴子采样时，照相机在低温状态都不工作了，我们就要把电池拿出来，放在怀里暖一暖。
至于伙食，早年我们会带一个大搪瓷杯，跟现在碗的口径一样大。米倒在里面，放点水，盖上盖子，把搪瓷杯放在烧红的木炭上，很快米就焖熟了，而且很好吃。
郭松涛近距离观察野生金丝猴。受访者供图
新京报：是什么契机让你与计算机科学领域的学者联合，做“猴脸识别技术”研究呢？
郭松涛：西北大学是综合性大学，生命科学学院和信息科学与技术学院的老师住在一起。2016年前后，一些年轻老师在一块吃饭聊天，说起各自的研究领域，我说我在研究猴子，一个信息科学的老师说他在研究图像识别。我知道人脸识别，所以一下有了这个想法，问他图像识别能不能用到猴脸上。
新京报：其实除了人脸识别，现在还有猪脸识别，在一些养猪场得到应用。与人脸、猪脸识别相比，“猴脸识别技术”的研发存在哪些难点？
郭松涛：猪是家畜，主要是采样相对容易，野生动物一个很大的问题是不好找。我上研究生时在秦岭做研究，夏天一天走六七个小时找金丝猴，只有一两个小时能看到。有时甚至一走一天，却只能远远地拿单筒望远镜看一下。
还有就是野生动物不配合人的采样。所有野生动物见到陌生人的第一反应是逃跑，能跑多远跑多远，所以刚开始肯定是拍不到的。要想保证精准拍到野生动物，就要让它习惯拍摄者的出现。
新京报：那要怎么让野生动物习惯人的出现呢？
郭松涛：我专门去非洲看过黑猩猩，那里的当地人可以和野生动物近距离接触，动物不太怕人，你甚至可以离黑猩猩几米远去观察它。
但中国的灵长类动物里，除了猕猴，其它都是濒危的一级保护动物，没有这样的条件。所以我们既要在野外尽可能近地接触它们，又要尽可能少地影响它们的行为。接触到一定程度时，可以进行招引性投食，最常见的是投食玉米。这不是为了让它吃饱，而是为了便于我们近距离观察。
所以投喂是一个非常谨慎的操作过程，比如一天投喂玉米只能有半小时。很多猴子同时来吃，每只分到的数量很少。为避免影响它们的觅食行为，我们还经常变换投食地点。
在郭松涛团队的努力下，精准地拍下了大量野生猴子照片。受访者供图
识别成功率或将接近100%
新京报：金丝猴的脸部毕竟与人脸不同，技术研发时要抓住哪些面部特征？
郭松涛：对人来说，动物间的个体差异较难分辨，你会觉得它们长得很像。但我们的识别技术利用神经网络算法深度学习，可以找出其中的区别。
具体来说，哺乳动物虽然长得不一样，但头部器官分布比较相似，面部特征是有共性的，所以我们选择抓住物种的面部特征。但这又与人脸识别存在差异。比如对金丝猴要进行整个面部识别，包括它的器官布局、毛发、纹理等，是整体图像的特征抓取。另外，从自然环境中自动找到、识别出猴子并跟踪它们，也是很复杂的物体识别过程。
郭松涛拍摄的野生金丝猴。受访者供图
新京报：从目前的研究情况看，这项技术对秦岭川金丝猴的识别率是多少？
郭松涛：识别成功率大于95%，这是我们之前公布的测试数据。
其实猴脸识别系统有一大优点，它有自我学习功能。随着数据量的增加，越训练，它的识别能力就越强、精度就越高。理论上讲，识别成功率可以接近100%。
新京报：这项技术被大众称为“猴脸识别”，但是否可以应用于其他物种呢？
郭松涛：以前就有人做过斑马识别，因为斑马有条纹，每只斑马的条纹都不一样。我们的这项技术，一开始我们只打算做金丝猴，但随着技术不断成熟、研究者的更广阔的需求等，我们就想把它应用在识别其它物种上。
从分类学上看，一个科或一个亚科的动物长得比较像，既然能识别金丝猴，我们就慢慢从亚科延伸开去。现在我们的系统可以识别41种灵长类动物，覆盖了灵长类的所有亚科，如猕猴、狐猴等。此外，这项技术对熊、老虎、狮子、小熊猫等灵长类以外的物种也有很强的通用性。
未来应用场景广阔
新京报：“猴脸识别技术”可以怎样应用？
郭松涛：除了最基础、最简单的识别外，从科普的角度出发，未来可能在识别系统中录入金丝猴的兴趣爱好等。这是非常重要的环节。因为只有让人接触野生动物，才有可能激起保护它们的意愿。
比如在野生动物园里，有游客想深入了解动物个体的生活历史，它的父亲是谁，它的孩子是谁；有的像猫一样高冷，有的像狗一样黏人……这样的科普体验，会比走马灯式的观看有趣得多。
此外，这项技术还可用于家养动物管理。此前用耳标管理牛、羊、猪等家畜，一个带芯片的耳标要几十块钱，无形中增加了养殖成本。而如果通过猴脸识别技术，只需要一台监控相机，就可以对个体进行采样，录入电子身份进行管理。
新京报：人脸识别技术存在伦理上的争议，比如对这些生物特征数据的使用，脸的主人是有知情权、同意权等权利的。那么猴脸识别有什么伦理争议的问题吗？
郭松涛：伦理问题与如何使用新技术的方式有很大关系。目前从研究角度看，我们还没发现动物身上有伦理上的障碍，因为这项技术本身就是为了减少接触和干扰。
但如果要想可能的风险，我会首先想到，这项技术可能用在家养宠物的管理上。如果相关数据管理不严格，就可能涉及隐私问题。因为宠物身份与主人身份有时是绑定的，如果识别了一只宠物，宠物信息遭到泄露，就可能波及它主人的信息。
新京报记者 杜寒三
编辑 滑璇 校对 吴兴发
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