<p>安原盛明教授就職于香港大學生物科學院的太古海洋科學研究所。他的主要研究興趣之一是古生態(tài)學，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習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&mdash;&mdash;基于化石記錄的長時間尺度的海洋生物學研究。在現(xiàn)代生物學中，科學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。我的一些學生正在研究奧陶紀（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，通過應用人工智能深度學習來自動化上述過程。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20萬個介形蟲標本來訓練我們的人工智能，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)絡提供了充足的學習素材，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習程序的嗎？&nbsp;</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>胡佳勉：我是用PyTorch從頭開始構建的，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習，我們做出了令人興奮的發(fā)現(xiàn)，學到了新東西。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>本文轉載自&ldquo;香港大學&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>