<p>安原盛明教授就職于香港大學(xué)生物科學(xué)院的太古海洋科學(xué)研究所。他的主要研究興趣之一是古生態(tài)學(xué)，即古代生物與其環(huán)境的相互作用。在這次與我們的科研主編Pavel Toropov博士的采訪中，安原盛明教授及其博士生胡加勉解釋了人工智能深度學(xué)習(xí)工具如何改變了他們的研究。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_phprax2gK.jpg" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>您能解釋一下您實(shí)驗(yàn)室的研究方向嗎？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>我們想了解氣候和環(huán)境對(duì)地球，特別是對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響。我們對(duì)氣候變化、全球變暖、酸化、氧氣減少如何影響海洋動(dòng)物很感興趣。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_phpzSnGrZ.jpg" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>我們實(shí)驗(yàn)室專注于海洋古生物學(xué)&mdash;&mdash;基于化石記錄的長時(shí)間尺度的海洋生物學(xué)研究。在現(xiàn)代生物學(xué)中，科學(xué)家往往在意識(shí)到問題后才開始監(jiān)測(cè)。比如，他們發(fā)現(xiàn)污染后才開始監(jiān)測(cè)。然而，我們并不了解污染發(fā)生前的自然環(huán)境狀況。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是通過研究沉積物巖芯和深時(shí)化石記錄，我們可以獲得一個(gè)完整的長時(shí)間序列&mdash;&mdash;包括污染前后的情況。我們能夠追溯到幾十萬年、幾千萬年，甚至數(shù)億年前。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>您使用哪些動(dòng)物的化石記錄？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>大多數(shù)動(dòng)物如魚、水母、蠕蟲、海洋哺乳動(dòng)物沒有良好的化石記錄，因?yàn)樗鼈儧]有貝殼這樣的硬質(zhì)部分，無法很好地保存為化石，或者因它們體型太大，無法在少量沉積物中沉積物中大量保存為化石。因此，我們需要尋找一個(gè)具有代表性的替代物種，以此來推斷全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的狀況。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_phprU0lVR.jpg" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>一個(gè)代表物種是介形蟲（ostracods）。介形蟲是微型甲殼類動(dòng)物，具有非常漂亮的碳酸鈣質(zhì)外殼，是所有甲殼類動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物和后生動(dòng)物中擁有最好化石記錄之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過研究介形蟲，我們不僅可以了解介形蟲本身，還可以以它們?yōu)榇?，探索整個(gè)（海洋）生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>您的介形蟲樣本來自哪里？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>主要來自新生代（Cenozoic Era），從6600萬年前到現(xiàn)在。我的一些學(xué)生正在研究奧陶紀(jì)（Ordovician）時(shí)期的樣本&mdash;&mdash;至今已經(jīng)超過4億年了。我的研究地點(diǎn)包括北極、南極、大西洋、印度洋、太平洋、紅海、地中海&hellip;&hellip;香港、非洲。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>讓我用簡(jiǎn)單的話概括一下您的工作：&nbsp;</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>Pavel：首先，您從海底獲取沉積物巖芯樣本，取出所有介形蟲微化石，將它們放在顯微鏡載玻片上。接著，您識(shí)別它們的物種。由于不同物種適應(yīng)不同的環(huán)境，通過了解不同種類介形蟲數(shù)量隨時(shí)間的變化，您可以得出整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)變化的結(jié)論，對(duì)嗎？</p> <p>&nbsp;</p> <p>安原盛明教授：是的。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>您如何應(yīng)用人工智能？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>（在研究介形蟲時(shí)）有幾個(gè)挑戰(zhàn)。首先，整個(gè)過程非常耗時(shí)：包含挑選、識(shí)別、分類。其次，這項(xiàng)工作需要深厚的專業(yè)知識(shí)。要培養(yǎng)一個(gè)能熟練識(shí)別介形蟲的人往往需要需要很多年的時(shí)間，甚至可能要一整個(gè)博士學(xué)位課程。</p> <p>&nbsp;</p> <p>最近我和我的博士生胡加勉合作，通過應(yīng)用人工智能深度學(xué)習(xí)來自動(dòng)化上述過程。他做得非常好，現(xiàn)在我們可以使用我們的數(shù)字顯微鏡自動(dòng)掃描整個(gè)載玻片。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_phpFrjsp1.jpg" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>胡加勉使用了至少20萬個(gè)介形蟲標(biāo)本來訓(xùn)練我們的人工智能，目前人工智能已經(jīng)可以做到自動(dòng)識(shí)別了。識(shí)別速度大幅度提升，同時(shí)可以讓我們可以獲取更多的數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>胡加勉: 沒錯(cuò)，擁有海量數(shù)據(jù)確實(shí)意義重大！我們積累了20萬個(gè)經(jīng)專家鑒定的研究級(jí)樣本，這龐大的數(shù)據(jù)庫為我們的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了充足的學(xué)習(xí)素材，使其能夠有效掌握介形蟲識(shí)別的各種模式。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>使用人工智能能為您節(jié)省多少時(shí)間？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>胡加勉:我們有一個(gè)博士生，她有大約一百個(gè)來自巴拿馬的介形蟲樣本。在使用人工智能之前，手工識(shí)別，一個(gè)個(gè)地處理，一個(gè)樣本可能需要幾天時(shí)間?，F(xiàn)在使用人工智能來做，不用一個(gè)小時(shí)就能完成。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_php9YerqJ.jpg" alt="" /></p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/info_imgUrl_phpxB2XSh.jpg" alt="" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>（展示一張帶有介形蟲的顯微鏡載玻片）：一只介形蟲是載玻片上的一個(gè)白點(diǎn)。人工智能在一秒鐘內(nèi)可以識(shí)別20個(gè)。這個(gè)載玻片上有幾百個(gè)介形蟲。人工智能識(shí)別只需幾分鐘，但用肉眼識(shí)別，取決于個(gè)人，可能需要幾個(gè)小時(shí)到一天的時(shí)間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>另外，安原教授并不總是有空，但我們開發(fā)的人工智能系統(tǒng)卻能夠全天候運(yùn)作。這意味著，無論何時(shí)學(xué)生在鑒定方面遇到疑難，這個(gè)智能系統(tǒng)都能及時(shí)提供協(xié)助。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>你是自己編寫這個(gè)深度學(xué)習(xí)程序的嗎？&nbsp;</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>胡佳勉：我是用PyTorch從頭開始構(gòu)建的，它是專門為識(shí)別介形蟲訂制的。我以前是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生。</p> <p>&nbsp;</p> <p>安原教授：人工智能不僅在時(shí)間效率上更高，通過使用人工智能和深度學(xué)習(xí)，我們做出了令人興奮的發(fā)現(xiàn)，學(xué)到了新東西。人工智能可以發(fā)現(xiàn)我們忽略的識(shí)別錯(cuò)誤。人工智能可以給你帶來新的問題去思考。</p> <p>&nbsp;</p> <p>本文轉(zhuǎn)載自&ldquo;香港大學(xué)&rdquo;公眾號(hào)</p> <div class="qrcode-content-wrapper" contenteditable="false"> <div style="position: absolute; top: 136px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> <div style="position: absolute; top: 1148px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> <div style="position: absolute; top: 2079px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> <div style="position: absolute; top: 3405px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> <div style="position: absolute; top: 4312px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> <div style="position: absolute; top: 5053px; left: 20px; z-index: 2;" contenteditable="false">&nbsp;</div> </div>