內(nèi)容提要：NVIDIA初創(chuàng)加速計(jì)劃會(huì)員Trefos正在幫助林業(yè)管理員們觀測(cè)木材本身。人工智能不僅可以極大地?cái)U(kuò)充森林管理員能夠收集的數(shù)據(jù)量，與傳統(tǒng)的森林監(jiān)測(cè)相比，結(jié)果輸出速度也有所提升。

人工智能初創(chuàng)公司Trefos正在幫助森林管理員看到樹木內(nèi)部的木材本身。

這家總部位于費(fèi)城的公司通過(guò)裝有定制雷達(dá)和攝像頭的無(wú)人機(jī)，收集高分辨率的3D森林地圖數(shù)據(jù)。這些指標(biāo)可以幫助政府機(jī)構(gòu)和林產(chǎn)工業(yè)估計(jì)森林面積的木材量和生物量、以及樹木中的碳儲(chǔ)存量。

這些前所未有的細(xì)節(jié)信息將在許多情景下幫助林業(yè)工作者做出更明智的決策，比如評(píng)估控制燃燒的必要性以清除生物質(zhì)并減少山火發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

Trefos是NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃的成員。公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Steven Chen說(shuō)：“森林通常分布非常密集且布局重復(fù)。我們可以借助深度學(xué)習(xí)算法來(lái)檢測(cè)樹木，并進(jìn)一步將它們與周圍的樹枝和藤蔓分隔開來(lái)，作為地標(biāo)使用?！?/p>

NVIDIA初創(chuàng)加速計(jì)劃是一個(gè)虛擬加速器項(xiàng)目，專為初創(chuàng)企業(yè)提供市場(chǎng)宣傳、專業(yè)知識(shí)和技術(shù)支持。

這一深度學(xué)習(xí)算法經(jīng)NVIDIA GPU訓(xùn)練后，從相機(jī)圖像和激光雷達(dá)點(diǎn)云中檢測(cè)樹木。人工智能不僅可以極大地?cái)U(kuò)充森林管理員能夠收集的數(shù)據(jù)量，與傳統(tǒng)的森林監(jiān)測(cè)相比，結(jié)果輸出速度也有所提升。傳統(tǒng)的森林監(jiān)測(cè)過(guò)程中，科學(xué)家在森林中徒步行走并記錄感興趣的指標(biāo)，比如樹干的寬度。

“這是一個(gè)極其耗時(shí)的過(guò)程，科學(xué)家們經(jīng)常要拿著卷尺穿過(guò)茂密的森林，” Steven Chen說(shuō)，“調(diào)查100英畝（約607畝）土地至少需要一天的時(shí)間，測(cè)量的樹木占比還不到2%?！?/p>

而通過(guò)安裝在無(wú)人機(jī)上的激光雷達(dá)和攝像頭傳感器收集數(shù)據(jù)，只需要30分鐘就可以穿過(guò)同樣面積的土地并兼顧每棵樹。

將人工智能應(yīng)用到樹上

Steven Chen的職業(yè)生涯始于金融領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)他是一名農(nóng)業(yè)期權(quán)交易員?！斑@段經(jīng)歷讓我看到了獲取森林庫(kù)存數(shù)據(jù)的重要性。”他說(shuō)。

因此，當(dāng)他在賓夕法尼亞大學(xué)攻讀機(jī)器人博士學(xué)位時(shí)，他開始研究如何利用機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)更好地了解世界各地森林的布局和特征。Trefos的許多研究都源于Steven在維賈伊庫(kù)馬爾實(shí)驗(yàn)室的工作經(jīng)歷。

維賈伊庫(kù)馬爾實(shí)驗(yàn)室是賓夕法尼亞大學(xué)的一個(gè)機(jī)器人研究小組。

Trefos的定制無(wú)人機(jī)可以在人造森林和天然森林中自主飛行。Steven Chen和他的團(tuán)隊(duì)正在與新澤西州林業(yè)局合作，Trefos的無(wú)人機(jī)因此獲準(zhǔn)飛越州森林，并為林業(yè)工作者提供有價(jià)值的各種度量的指標(biāo)。

該公司收集并標(biāo)記了所有自用訓(xùn)練數(shù)據(jù)以確保質(zhì)量，并維護(hù)對(duì)標(biāo)記物的控制。例如，算法應(yīng)該將一棵樹及其分支分為兩個(gè)單獨(dú)的元素還是視為一個(gè)元素。

一些在邊緣完成的操作幫助無(wú)人機(jī)在森林中自主飛行。不過(guò)，為繪制地圖而收集的數(shù)據(jù)是在NVIDIA硬件上離線處理的，包括桌面系統(tǒng)上的TITAN GPU和RTX GPU，以及用于更繁重的計(jì)算工作的NVIDIA DGX工作站和DGX-1服務(wù)器。

它的AI算法通過(guò)TensorFlow深度學(xué)習(xí)框架開發(fā)。目前，無(wú)人機(jī)平臺(tái)可以捕捉100萬(wàn)像素分辨率的圖像，而Trefos正在為其部署的產(chǎn)品尋找4K高清攝像頭。

Steven Chen的Trefos創(chuàng)立不到兩年，就已經(jīng)獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation)小企業(yè)創(chuàng)新研究項(xiàng)目(Small Business Innovation Research program)的資助，目前正在美國(guó)各地的森林進(jìn)行試點(diǎn)測(cè)試。