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Marwell 动物园中的机器学习

我十几岁时曾在动物园工作。遗憾的是,我不是动物饲养员,而是端送茶品和咖啡的服务员(这段经历让我发誓远离服务员工作,从而专注于获得工程学位)。但是我的确可以在休息时间四处闲逛,观赏所有的动物。我常常也会看到空的笼子,因为里面的动物是夜行性的,或者喜欢在黎明或黄昏时出来活动。我并不认为这是一个高科技工作场所。因此,当我听说来自 IBM 的 Andy Stanford-Clark 在 Marwell 动物园使用机器学习时,我想进行更深入地了解。

位于英国汉普郡的 Marwell 动物园参与了各种濒危物种的保护和繁殖工作,其中包括稀有的林羚。林羚原产自南非,生存在比英国更温暖的气候下。动物园将取暖器设置在它们睡觉的区域,这样晚上不会着凉。但是,林羚喜欢四处活动,尤其喜欢在黎明和黄昏时间活动,也常常在夜晚活动。这意味着有时当动物四处游荡时,取暖器仍然开启。

取暖器的持续运行成本很高,因此 Marwell 动物园想使用“智能取暖”系统,仅当有林羚时打开取暖器。这正是 IBM 的工作目标。

Andy 曾使用热成像传感器来确定 IBM 慕尼黑物联网总部咖啡吧的排队人数(这是真的),因此拥有使用热像仪的经验。

首先,Andy 在羚羊睡觉区域的上方设置了一些热成像传感器,以监控它们的活动和睡眠模式。为了校准系统,他还设置了一台 Raspberry Pi 和一台红外相机。每次相机探测到下方有林羚时都会拍摄照片。

通过关联热传感器图像和含有林羚的照片,Andy 获得了一个数据集,可以用来训练神经网络分类器(一种机器学习算法)来识别林羚的活动模式。在对系统进行培训(同时确保林羚不着凉)时,取暖器处于手动控制状态,但是他同时让红外相机在神经网络模型识别出林羚时进行拍照。

随后,他检查了含有林羚的照片(手动检查,方法与“我不是机器人 - 点击包含交通灯的所有照片”中相似)和热传感器读数,并对系统有了信心。默认情况下,边缘情况(传感器探测到动物,但不一定是林羚)会被视为“有林羚”,因此不会出现小林羚被留在寒冷环境的意外情况。

Andy 说道:“我们正让系统再运行一个冬季,以了解它的运行情况,但是我们知道它已经使林羚屋的取暖费用降低了 5%。”

接下来将进行图像识别系统的自动化,然后将系统推广到动物园的其他区域,这将对动物园的能耗水平产生巨大的影响,不仅改善动物园的财务状况,还能减少碳足迹。

这可能是各种“按需”取暖系统的起点,未来可能将会推广到学校、办公室,甚至家中。

图片来源:Andy Stanford-Clark

其它链接:

https://www.ibm.com/blogs/internet-of-things/iot-how-to-build-a-better-zoo-bed/

http://www.bbc.co.uk/news/av/technology-42439477/can-ai-keep-these-zoo-animals-warm

http://www.alphr.com/technology/1008347/ibm-watson-s-next-mission-keeping-antelopes-toasty-warm

https://www.okdo.com/case-study/the-heated-zoo/ 

 

I am an inventor, engineer, writer and presenter. Other stuff: Royal Academy of Engineering Visiting Professor of Engineering: Creativity and Communication at Brunel University London; Founder of the Guild of Makers (www.guildofmakers.org); Fellow of the Institution of Mechanical Engineers and have a PhD in bubbles; Judge on BBC Robot Wars.

6 Aug 2019, 7:06