AI và bước tiến mới trong nghiên cứu gấu nâu Alaska

Mỗi mùa hè, khoảng 150 cá thể gấu nâu tập trung về khu bảo tồn McNeil River, bang Alaska – một trong những quần thể gấu hoang dã lớn nhất thế giới. Thế nhưng, với các nhà khoa học nghiên cứu hành vi loài này, khó khăn không nằm ở việc thống kê số lượng, mà ở chỗ làm thế nào để nhận diện và theo dõi chính xác từng cá thể trong môi trường tự nhiên.

Giáo sư ALEXANDER MATHIS, EPFL Brain Mind Institute cho biết: “Thị giác máy tính đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc nhận diện những loài động vật có dấu hiệu đặc trưng như hươu cao cổ hay ngựa vằn. Tuy nhiên, việc nhận diện lại một loài như gấu, vốn thay đổi đáng kể theo mùa, từ tăng cân nhanh, thay đổi lớp lông cho đến môi trường sống khác nhau thực sự là một thách thức lớn.”

Để giải quyết thách thức đó, các nhà khoa học từ EPFL (Thụy Sĩ) và Đại học Alaska Pacific đã phát triển một hệ thống AI có tên PoseSwin. Khác với cách nhận diện dựa vào màu lông hay kích thước cơ thể, thuật toán này tập trung vào những đặc điểm ổn định hơn theo thời gian: cấu trúc hộp sọ, hình dạng mõm, góc xương trán, vị trí tai và cả những vết sẹo trên đầu gấu. Yếu tố then chốt nằm ở dữ liệu.

Trong suốt 20 năm nghiên cứu, nhà sinh học Beth Rosenberg đã tích lũy hơn 72.000 bức ảnh của 109 cá thể gấu nâu, một cơ sở dữ liệu quý giá để hệ thống AI “học” và so sánh.

Nhà sinh học BETH ROSENBERG, Đại học Alaska Pacific cho biết: “Chúng tôi xác định rằng cấu trúc hộp sọ, các vết sẹo và đặc điểm trên đầu gấu không thay đổi nhiều theo thời gian như những phần khác của cơ thể …chúng tôi dựa vào đó và nó thực sự hiệu quả.”

Khi tiếp nhận một hình ảnh mới, PoseSwin phân tích mối liên hệ giữa các bộ phận trên khuôn mặt gấu và so sánh với dữ liệu sẵn có. Ngay cả khi đó là hình ảnh từ một năm mà hệ thống chưa từng “nhìn thấy”, thuật toán vẫn có thể xác định chính xác cá thể. Nhưng việc nhận diện từng con gấu không chỉ là một thành tựu công nghệ. Nó có ý nghĩa sống còn đối với công tác bảo tồn.

Nhà sinh học BETH ROSENBERG, Đại học Alaska Pacific cho biết: “Nếu không biết đó là cá thể nào, chúng tôi không thể xác định con gấu ấy di chuyển từ đâu đến đâu. Để biết một con gấu cái sinh sản hiệu quả ra sao và đóng góp bao nhiêu con non cho hệ sinh thái, chúng tôi phải biết chính xác đó là con nào,”

Theo dõi từng cá thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ thói quen kiếm ăn, chu kỳ sinh sản và cả khả năng thích nghi trước biến đổi khí hậu. Sau nhiều năm quan sát, bà Rosenberg nhận ra mỗi con gấu đều có “tính cách” riêng.

Nhà sinh học BETH ROSENBERG, Đại học Alaska Pacific cho biết: “Mỗi con gấu đều có những đặc điểm hành vi riêng. Có những con luôn chơi với nhau. Có những con săn cá theo một cách rất đặc biệt. Có những con chỉ xuất hiện ở khu vực này vào tháng 7, trong khi những con khác đến từ tháng 6.”

Ngày nay, trí tuệ nhân tạo có thể ghi nhận những khác biệt đó ở quy mô lớn hơn nhiều. PoseSwin thậm chí còn được thử nghiệm với ảnh do khách du lịch chụp tại một khu vực cách McNeil River 60 km. Hệ thống đã phát hiện những cá thể từng xuất hiện tại đây …mở ra khả năng theo dõi sự di chuyển của gấu trên phạm vi rộng mà không cần gắn thẻ vật lý.

Trong kỷ nguyên AI, công nghệ không chỉ phục vụ nhu cầu của con người, mà còn giúp con người hiểu rõ hơn thế giới tự nhiên. Tại vùng hoang dã Alaska, những thuật toán đang âm thầm ghi nhận từng chuyển động của gấu nâu để bảo vệ chúng trước các thách thức môi trường và biến đổi khí hậu. Khi AI có thể nhận diện từng cá thể giữa thiên nhiên rộng lớn, bảo tồn không còn chỉ dựa vào quan sát thủ công mà trở thành sự kết hợp giữa dữ liệu, khoa học và trách nhiệm toàn cầu.