用神經網路，幫助圓滾滾們找對象！

• 2020 年 2 月 11 日
• 筆記

By 超神經

內容一覽：中國一支科學家團隊，用人工智慧介入熊貓的配對繁殖問題。從大熊貓的聲音特徵入手，分析要進入交配期的大熊貓的叫聲特性，通過演算法模型，能夠自動地預測出大熊貓配對的成功幾率，為動物學家們的研究提供幫助。

關鍵詞：大熊貓 配對 神經網路

據最新一次統計顯示，截至 2019 年 11 月，全球圈養大熊貓種群數量為 600 只，野生大熊貓只有 1864 只。

大熊貓因為生育率低、存活率低，曾面臨瀕危的險境。近年通過保護和救治，已經從瀕危進入到易危名單。

野外中，雌性大熊貓在四歲成年後，每年發情一次，每次只有短暫的 2-3 天。然而人工飼養的大熊貓，由於長期脫離野外環境，自然發情率本來就低，更別說在短短几天中，找到合適的雄性熊貓與其交配了。

動物園和繁育中心，都希望能通過更好的人工繁育方式，提高大熊貓的生育繁殖率。

一年裡只有兩三天

才有心思談戀愛的雌性大熊貓

近日，來自四川大學，四川省瀕危野生動物保護生物學重點實驗室，以及四川大熊貓科學院的研究人員，發表了一篇名為《基於音頻的大熊貓自動配對成功預測》的論文，為解決這個問題帶來了新的思路。

通過聲音，確定大熊貓發情狀態

根據以往的資料表明，大熊貓在繁殖季節會有特殊的發聲行為，這些聲音之中，包含了一些重要的資訊。比如個體發情的情況，對某異性的好感度等，這些資訊會決定最後交配繁衍的成敗。

成功和失敗的匹配在叫聲上有很大的差異存在

該項研究首次嘗試了一種基於大熊貓聲音的 AI 方法，通過模型來自動預測大熊貓交配成功率。

研究中採用了語音情感識別（SER）技術，使用了深度神經網路來學習熊貓獨特的發聲特徵，並定義和判斷出發聲的類型，再結合以往的數據，自動預測出兩隻熊貓交配成功的幾率。

模型被稱為 CGANet

包含卷積模組、GRU 模組和注意力模組

具體的方法是：給定在繁殖過程中錄製的大熊貓交配的音頻序列，研究人員先將大熊貓的聲音裁剪出小片段，然後對其大小和長度進行歸一化。

接下來，從音頻片段中提取到的聲學特徵，輸入到深度神經網路中，經過了訓練的模型，將預測匹配是成功還是失敗。

通過比對結果，就能夠得出：兩隻熊貓交配成功的幾率。

用演算法提高熊貓生育率

在得到演算法模型的預測結果後，大熊貓飼養者可以採取適當的後續行動，以提高整體的生育率，這對智慧大熊貓育種帶來了數據維度的有力幫助。

模型預測的匹配成功（藍色）和匹配失敗（紅色）

和實際中的情形相符合

研究人員將此方法，在過去九年的數據集上進行了評估實驗，獲得了和實際情況相符合的結果。同時證明了基於音頻的自動交配成功預測方法，在協助大熊貓繁殖上，具有很大的潛力。

研究的後續將繼續擴大熊貓的聲音數據內容，進一步驗證了該方法的實際有效性。

此外，研究團隊還計劃擴展該方法的維度，包括探索聲音和視覺方面更細粒度的數據資訊。

大熊貓：提高中國的「路人緣」

早在 1957 年，中國就將大熊貓「平平」和「磧磧」，按照「國禮」的形式贈送給前蘇聯政府和人民，開啟了大熊貓外交的先河。

1972 年，時任美國總統的尼克松訪問中國，開啟了中美兩國的直接對話，在尼克松返回美國不久，中國就將一對熊貓作為禮物贈送給了美國。

《華盛頓郵報》在當時破天荒地，使用了一連串象聲詞作為標題進行了報道——「Awwwwwwww,They』reCute 嗷嗷嗷嗷嗷嗷，它們太可愛了！」。

全球圈粉的圓滾滾

截至 2018 年，中國與全球 12 個國家的 14 個動物園，建立了大熊貓長期合作研究關係，共有 40 只中國籍大熊貓生活在海外。憨態可掬的大熊貓，成為了全球的可愛擔當，也化身成了中國的「友好大使」。

相比於過去的純粹觀賞，近年通過中國與全球的研究機構，針對大熊貓開展的合作研究也變得越來越多。為了將這份可愛延續下去，保證它們良好的繁衍生育，就成了其中重要的環節。

所以，好好學習神經網路，不僅能幫助大熊貓找到心儀的配偶，說不定還會給自己帶來一段良緣呢。

論文地址：https://arxiv.org/pdf/1912.11333v1.pdf