我國是世界上物種最豐富的國家之一,植物種類占世界總數的一半以上,約為世界植物總數的1/4。如何把這豐富多樣的植物資源轉化為更高質量、更高效率、更可持續發展的生產力,是林草科技工作者長期思考和探索的重要課題。
為了展示我國林草科技創新的最新成果,推動林草事業高質量發展,達維多“智慧林草”聚焦科技創新成果、專家團隊風采、科普知識傳播等內容,展現林草人為保護生態、改善民生所付出的努力和貢獻。
20世紀90年代,人工智能領域迎來了第一個高峰期,并涌現出一批代表人物,如:神經網絡的創立者、人工智能之父、“阿爾法狗”的創造者、圖靈獎獲得者……他們用計算機技術改造著我們的生活。如今,人工智能在林業領域也得到了廣泛應用。其中,就包括植物識別。
所謂“植物識別”,就是利用計算機視覺技術和深度學習技術,從植物形態、生理、生態等多個維度對植物進行精準識別與分析。其中,利用植物識別技術進行精準識別的研究已成為林業領域的熱點之一。然而,目前對植物識別的研究大部分停留在現象的描述和概念的提出上,尚未達到系統分析的階段。而這一點正是目前林業領域亟需解決的問題之一。
“智慧林草”是將人工智能技術應用到林草領域,實現林草行業的信息化、智能化發展。這個概念最早由美國《自然》雜志提出,在2015年的國際學術會議上首次被提出。這個概念首先指代的是利用人工智能技術,對植物進行智能識別、預測和監測,實現人工無法實現的功能。發展到今天,“智慧林草”概念已經涵蓋了林草業從生產到管理的各個環節。
當前,植物識別技術已成為智能識別技術領域的研究熱點,國內外企業和科研院所都在進行相關技術研發和應用實踐。美國?。祝幔簦螅铮罟臼悄壳叭蚍秶鷥阮I先的植物識別技術提供商,其自主研發的智能識別系統在美國超過30萬個種植點進行了測試和驗證。中國科學院昆明植物研究所是國內較早開展植物智能識別技術研究的單位之一,近幾年來,在國內建立了多個植物智能識別實驗室和研發平臺,取得了一系列重要科研成果。
植物智能識別系統利用計算機視覺、人工智能等技術,基于植物葉片的自然屬性進行圖像采集、識別和分類,以達到對植物形態結構及分布特征的識別。目前,該系統已實現了對400多種不同科屬植物葉片的識別,可以根據葉片自然屬性(如葉面積、葉形等)對100多種植物進行準確分類。該系統對我國具有代表性的植物種類的識別準確率達99%以上。同時,該系統還可以在“一帶一路”沿線國家開展植物多樣性調查與監測工作,以解決野外調查中遇到的植物種類復雜、識別困難等問題。目前,該系統已在中國科學院昆明植物研究所、中國科學院青藏高原研究所等單位進行了示范應用,并在西雙版納國家級自然保護區和四川木里國家級自然保護區開展了野外工作。
“智慧林草”是指通過應用現代信息技術和數據管理技術,對林草資源和生態環境進行全面感知、精準識別、動態監測、智能分析與輔助決策,實現林草資源和生態環境的智慧化管理與服務。
“智慧林草”建設是一項龐大的系統工程,涉及到方方面面,需要政府、社會組織、企業、高校和科研院所等不同主體的廣泛參與和密切合作。
建設“智慧林草”,既要立足現實,又要面向未來。既要從大處著眼,又要從小處著手。
在頂層設計方面,建設“智慧林草”,首先要建立一個符合我國國情的數據治理體系;其次要建立一個統一的信息共享平臺;第三要建立一個以數據為基礎的決策支持體系。
在具體建設上,應從生態保護修復、資源培育利用、產業發展規劃、科技創新與成果轉化等方面,制定可操作的工作計劃。同時,應積極探索“智慧林草”建設與智慧城市建設的有機結合。
“人工智能技術已從最初的弱人工智能時代逐步發展到強人工智能時代?!壁w俊宏表示,近年來,隨著深度學習等技術的發展,“人工智能”這一名詞被不斷賦予新的內涵,正逐步從概念走向現實。
達維多將人工智能應用于林業,實現智能感知、智能決策、智能控制、智能分析四大功能是智慧林業發展的方向。
“將人工智能技術應用于林草數據處理中,實現精準監測和預測是智慧林草的重要內容?!笨仗斓刂腔哿植荼O測防控平臺精準監測可以提高林草監測管理水平和數據質量;智能決策可以提高林草資源保護利用和管理效率;智能分析可以提高林草產業管理水平和發展能力。
“智慧林草不是一個簡單的概念,它需要更多技術的支撐?!边_維多的空天地智慧林草監測防控平臺建設中,必須充分利用大數據、云計算、物聯網等技術對林草行業進行智能化改造升級,推動我國林草信息化全面進入‘大數據+’時代?!?/p>
隨著人工智能和大數據技術的不斷發展,智慧林草建設將會有更多的想象空間。當前,人工智能技術已經在林業領域得到廣泛應用,林業企業、科研院所等單位開始將人工智能應用到林業管理和生態保護中。未來,隨著新一代信息技術的發展,將會有越來越多的智能應用程序用于森林管理。例如,基于圖像識別和遙感技術,可以對森林資源進行科學管理;基于物聯網技術,可以實時監測森林資源動態變化;基于人工智能技術,可以建立一套完善的智慧林草管理平臺。未來,隨著5G時代的到來,利用大數據、云計算、人工智能等先進技術實現林草大數據平臺建設、林草資源與生態環境監測及管理、林草智能化生產和應用等領域的創新將會成為可能。
“林業資源與生態大數據應用示范中心”是在國家林業局領導下,由國家林業局林計司牽頭,會同相關單位共同建設的林業資源與生態大數據綜合管理平臺,以促進林業大數據發展為目標,以生態環境保護、林業產業發展、生態文化建設為主線,以智慧林草建設為目標,依托現有的林業資源與生態大數據中心平臺,通過對多源數據進行整合、集成和融合,實現林業資源與生態大數據的集成管理、綜合分析和深度應用。
項目包括“林業資源與生態大數據基礎平臺”“森林經營與管理”“森林災害智能預警”“智慧林草應用示范”四個方向,旨在形成一批可復制可推廣的典型應用模式,推動林業資源與生態大數據發展。