水下數(shù)字化軟件改變海洋生態(tài)學(xué)研究 生態(tài)學(xué)家獲得解放(2)
時間：2016-09-08 12:02 來源：川北在線整理 責(zé)任編輯：沫朵
海洋數(shù)據(jù)
珊瑚研究者進(jìn)入大數(shù)據(jù)世界的時間有點(diǎn)晚。長期以來，受限于潛水腳蹼以及氧氣罐容量的限制，海洋生物學(xué)家都在競相擴(kuò)大對海洋溫度升高以及海水酸化長期影響的記錄和了解。伴隨2015—2016年熱帶太平洋區(qū)域發(fā)生的厄爾尼諾變暖事件的全球珊瑚褪色進(jìn)一步加劇了科學(xué)家的擔(dān)憂。
González-Rivero的目標(biāo)是覆蓋盡可能多的珊瑚礁面積，從而了解不同的珊瑚及珊瑚礁如何對這些壓力作出回應(yīng)。計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不能代替人類的眼睛，它們也不能取代詳細(xì)的水下觀察以及實(shí)驗(yàn)室研究，但是它們能夠加速基本的觀察，他說。“我們正在嘗試找到一個平衡點(diǎn)，那樣我們就能夠獲得充足的信息了解珊瑚礁，同時以更快的速度以及更加低廉的成本做這件事。”
研究質(zhì)量不能打折扣：根據(jù)Beijbom尚未發(fā)表的研究成果，深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)對珊瑚照片的分析能夠在81%的情況下與人眼一致。考慮到即便是兩名專家之間的統(tǒng)一度也僅有84%，這一 度已經(jīng)相當(dāng)高。
Beijbom計(jì)劃在未來幾個月內(nèi)對向其網(wǎng)站珊瑚網(wǎng)(CoralNet)上傳照片的任何人開啟該算式，珊瑚網(wǎng)已經(jīng)利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)進(jìn)行自動化圖片分析。由于有NOAA的資助，這項(xiàng)服務(wù)是免費(fèi)的，來自包括NOAA在內(nèi)的各個機(jī)構(gòu)的420名用戶已經(jīng)向該網(wǎng)站上傳了近26.9萬張照片。 的結(jié)果似乎來自于一個半自動化的項(xiàng)目，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡便分析，并會有一些它不確定的情況提醒人類專家，Beijbom說。
在很多方面，González-Rivero說，海洋科學(xué)正在追趕陸地科學(xué)項(xiàng)目，相關(guān)科研項(xiàng)目已經(jīng)研發(fā)出了各種工具，用于收集與處理來自衛(wèi)星和飛行器的豐富資料。這些軟件和硬件并不能直接被用于海洋分析，由于海洋會吞掉光線，因此只能從上面研究淺水珊瑚礁，其他的則很難分析。
這讓珊瑚研究人員開始改變這些工具。例如，在密歇根州立大學(xué)，生理學(xué)家David Kramer 和Atsuko Kanazawa已經(jīng)修改了一個原用于農(nóng)業(yè)研究的手動感應(yīng)器。當(dāng)在陸地上使用時，這些感應(yīng)器能夠測量諸如植物熒光性、土壤碳含量以及空氣的溫度和濕度等信息。全球18個國家約有300個感應(yīng)器在投入使用，每次當(dāng)研究人員或政府官員讀取數(shù)據(jù)時，這些信息就會被上傳到一個中央處理器進(jìn)行分析。
修改后的系統(tǒng)被稱為CoralspeQ，能夠用不同的光線與珊瑚礁進(jìn)行碰撞，并在從紫外線到紅外線的256種波長中記錄下返回的光譜信號。這些數(shù)據(jù)可用于測量珊瑚礁的光合作用活動，例如通過測量共生藻類的葉綠素?zé)晒�，這些藻類能夠向其宿主珊瑚提供氧氣和營養(yǎng)。了解有多少光合作用活動在發(fā)生、在哪里發(fā)生可以幫助研究人員了解該壓力系統(tǒng)，Kramer說。
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