【社企流】集眾人與科技之力，讓珊瑚礁裡的樂章延續不斷

Posted By 社企流 on 8 月 9, 2023 in Edge AI開發地圖, 特寫, 環保生態 | 0 comments

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社企流／編譯：劉俐君

人工智慧（Artificial Intelligence, AI）科技是現今的熱門話題，除了協助人們寫文章、程式編碼外，你知道 AI 還能幫科學家拯救珊瑚礁嗎？這項新的公民科學（citizen-science）計畫，可以利用你在網路上漫遊的時間，集結網路力量，就能幫助科學家深入了解、甚至修復世界上的珊瑚礁。

今年 4 月初，Google 與 2 位海洋科學家 Steve Simpson 和 Mary Shodipo 合作推出 Calling in our Corals 計畫，期望在一般大眾及 AI 科技的協助下，利用聲音記錄來判斷、衡量海洋保護區及其他海洋修復計畫成功程度的指標。

由於珊瑚礁是地球的生物多樣性非常重要的生態系統，也能提供人類及環境許多益處，但卻是地球上面臨最多威脅的生態系統之一。近年來，聲音地景（Soundscape）（註一）被視為一項有潛力的新工具，而這也是 Calling in our Corals 計畫中的關鍵工具。（同場加映：科技農業的生態應用：他們發明「智慧水族箱」，用雲端監控成功復育珊瑚）

珊瑚礁是人類與海洋生物重要的夥伴

有著海洋雨林之稱的珊瑚礁，是地球上生態多樣性最高的地方之一。雖然牠們只佔海底面積的 1%，卻支撐著 25% 的海洋生物，包括魚類、海龜、珊瑚蟲、龍蝦、海綿、海星、蛤蜊等生物生存。此外，許多人類進行商業捕撈的物種，在一部分的生命週期也十分仰賴珊瑚礁環境，對經濟的貢獻可想而知。

珊瑚礁也是天然防波堤，為陸地提供與海洋間的緩沖，吸收 97% 浪潮的能量；在暴風雨、大浪及洪水來襲時保護海岸線，防止沿海地區海岸線侵蝕、居民的性命及財產安全。據估計，珊瑚礁每年可為全球減少 50 億美元因風暴造成的損失。

此外，珊瑚礁的美，每年吸引著百萬遊客前往觀賞，為地方帶來經濟繁榮；擁有珊瑚礁地區，每年為全球經濟貢獻約 440 億美金。珊瑚礁更為全球約 10 億人提供食物、生計、海岸線保護等重要存在。

面臨人類威脅、棲地快速退化

珊瑚礁的生存受到人為影響的威脅，如沿海開發、沉積物徑流、污染物、入侵物種、管理不善的旅遊業和過度捕撈等，氣候變遷更帶來嚴重的影響。

自 1950 年代起，牠們在全球的棲息地範圍已經減少了一半。而珊瑚礁棲地的減少直接地導致生物多樣性以及部分魚類捕獲量的降低；更令人擔憂的是，剩餘的珊瑚礁預計將在未來 20 年內快速退化。

全球暖化使海洋溫度上升，讓珊瑚白化事件頻發，導致珊瑚死亡或弱化牠們的生長。（圖片來源：NOAA on Unsplash）

全球暖化使海洋溫度上升，珊瑚蟲長時間暴露於極端溫度，讓珊瑚體內共生藻的數量會開始減少，使之白化。沒有了鮮豔色彩的珊瑚礁，可能讓牠們失去主要食物來源，因而變得更脆弱、更容易生病。

「珊瑚白化」通常會導致珊瑚死亡，或是弱化牠們的生長、繁殖能力，自 1980年代起，珊瑚白化事件發生頻率已經增加 5 倍之多；於此同時，氣候變遷帶來海洋酸化（Ocean acidification）的問題，也可能延緩珊瑚生長且影響牠們的骨骼。

借助大眾與 AI 力量，幫助珊瑚礁修復

在珊瑚礁生態飽受威脅下， Calling in our Corals 計畫正是期望透過科技來協助珊瑚礁修復。海洋科學家們在 10 個國家／地區中，紀錄下健康珊瑚礁活躍、充滿生命力的聲音。從這些聲音樣本中發現，健康的珊瑚礁會發出嘰嘰喳喳的聲響，就如同高峰時段熱鬧的都市一般；受損的珊瑚礁則發出柔和的聲音，像一個沉睡的村莊。海洋科學家已經收集數百小時的海洋聲音樣本，接下來就需要仰賴大量參與者將資料形塑成可辨識的聲音類別。

Google 建置的平台允許任何人登錄，參與者透過聆聽這些聲音樣本，辨別出魚、蝦、其他海洋生物或是人類行為如開採、船隻引擎等的聲音，藉由群眾外包（crowd-sourced data）（註二）的資料，用來訓練 AI 模型，以大量資料推演出可依循的模式並進行預測。讓科學家能更快地獲得珊瑚礁生物多樣性及活動等訊息，希望能進一步辨別出個別物種。

在水中播放健康珊瑚礁的音檔，將有望修復珊瑚礁。在遼闊、開放的海洋中，對於幼魚、珊瑚、無脊椎動物等動物來說，健康珊瑚礁的聲音彷若是一座燈塔，指引這些幼小動物來到珊瑚礁定居，也能加速珊瑚礁的生長和修復過程。

任何人都有機會為珊瑚轉動改變的命運

參與者可以選擇以「公民科學家」的身分參與，點選 Calling in our Corals 平台，將會帶領大家逐步進行一場聲音訓練教學，如何辨別魚類、蝦子等海洋生物的聲音，並可反覆練習直到自己擁有信心能擔任聲音辨識的工作。

接下來，你可以選擇一個地點開始你的珊瑚礁聲音之旅，地點有澳洲、印尼、波利尼西亞、馬爾地夫、巴拿買、比利時的北海、佛羅里達群島、瑞典，以及位於加拿大東部最大的海底峽谷保護區（The Gully MPA）。每次將會獲得 30 秒的珊瑚礁聲音片段，當聽到魚的聲音或是在聲譜圖（spectrogram）（註三）上，看見魚類、蝦類聲音出現的地方都需點擊，整個過程大耗費 3 分鐘。

或是，也可以選擇將這樣的聲音經驗作為一種體驗，選擇沉浸在不同水下地點的 360 度環繞聲音及視覺的圖像中，了解珊瑚對於海洋生物的重要性；也能透過線上的互動式展覽，進行一場震撼人心的海洋旅程。藉由這個簡單又有趣的體驗，就能幫助珊瑚礁棲地恢復牠美麗的樣貌。

註一：聲音地景 Soundscape——是由聲（Sound）音加上景觀（scape）的合成字，強調「聲音」與「環境」的強度關聯性，並將個體發聲的變動作為環境中的一項變因。
註二：群眾外包 crowd-sourced data，是指透過特定取得資源的模式，可以利用大量的網路使用者，取得所需的服務或想法。
註三：聲譜圖 spectrogram，經常用來分析頻域的手段，透過圖表呈現、描述訊號中各個頻率如何隨著時間變化的熱圖。

參考資料