海洋徵人－每個人都能參加：訓練AI找出健康珊瑚礁

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中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。

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。

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，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。

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。

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。

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。

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。

參考資料

Preserving Coral Reefs Through the Power of Listening (and a Little Help From AI) （Triple Pundit）

Google is inviting citizen scientists to its underwater listening room（Popular science）

The Coral Chorus（Google 藝術與文化）

本文授權轉載自《社企流》（原文標題：聆聽海洋的聲音：集眾人與科技之力，讓珊瑚礁裡的樂章延續不斷）

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