<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>您能解釋一下您實驗室的研究方向嗎？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>我們想了解氣候和環(huán)境對地球，特別是對海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響。我們對氣候變化、全球變暖、酸化、氧氣減少如何影響海洋動物很感興趣。</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>我們實驗室專注于海洋古生物學(xué)&mdash;&mdash;基于化石記錄的長時間尺度的海洋生物學(xué)研究。在現(xiàn)代生物學(xué)中，科學(xué)家往往在意識到問題后才開始監(jiān)測。比如，他們發(fā)現(xiàn)污染后才開始監(jiān)測。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化石記錄，我們可以獲得一個完整的長時間序列&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>您使用哪些動物的化石記錄？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>大多數(shù)動物如魚、水母、蠕蟲、海洋哺乳動物沒有良好的化石記錄，因為它們沒有貝殼這樣的硬質(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>一個代表物種是介形蟲（ostracods）。介形蟲是微型甲殼類動物，具有非常漂亮的碳酸鈣質(zhì)外殼，是所有甲殼類動物、節(jié)肢動物和后生動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（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）時期的樣本&mdash;&mdash;至今已經(jīng)超過4億年了。我的研究地點包括北極、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)量隨時間的變化，您可以得出整個海洋生態(tài)系統(tǒng)變化的結(jié)論，對嗎？</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）有幾個挑戰(zhàn)。首先，整個過程非常耗時：包含挑選、識別、分類。其次，這項工作需要深厚的專業(yè)知識。要培養(yǎng)一個能熟練識別介形蟲的人往往需要需要很多年的時間，甚至可能要一整個博士學(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)字顯微鏡自動掃描整個載玻片。</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)可以做到自動識別了。識別速度大幅度提升，同時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，擁有海量數(shù)據(jù)確實意義重大！我們積累了20萬個經(jīng)專家鑒定的研究級樣本，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)省多少時間？</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>胡加勉:我們有一個博士生，她有大約一百個來自巴拿馬的介形蟲樣本。在使用人工智能之前，手工識別，一個個地處理，一個樣本可能需要幾天時間。現(xiàn)在使用人工智能來做，不用一個小時就能完成。</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白點。人工智能在一秒鐘內(nèi)可以識別20個。這個載玻片上有幾百個介形蟲。人工智能識別只需幾分鐘，但用肉眼識別，取決于個人，可能需要幾個小時到一天的時間。</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)卻能夠全天候運作。這意味著，無論何時學(xué)生在鑒定方面遇到疑難，這個智能系統(tǒng)都能及時提供協(xié)助。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong>Q：</strong><strong>你是自己編寫這個深度學(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，它是專門為識別介形蟲訂制的。我以前是計算機專業(yè)的學(xué)生。</p> <p>&nbsp;</p> <p>安原教授：人工智能不僅在時間效率上更高，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)我們忽略的識別錯誤。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</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>