Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong bảo tồn các loài chim quý hiếm

TMO - Hướng tới bảo tồn các loài chim quý hiếm, Thạc sỹ Huỳnh Ngọc Thái Anh thuộc trường Đại học Cần Thơ cùng các cộng sự đã nghiên cứu, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm nhận dạng, bảo tồn các loài chim quý hiếm tại Khu Dự trữ Sinh quyển Thế giới Cần Giờ (TP. HCM).

Nằm cách trung tâm TP. HCM hơn 50km, Khu Dự trữ Sinh quyển Thế giới Cần Giờ có tổng diện tích hơn 75.000ha, trong đó vùng lõi rộng 4.721ha, vùng đệm 41.000ha và vùng chuyển tiếp 29.000ha. Nơi đây là một quần thể gồm các loài động, thực vật rừng trên cạn và thuỷ sinh, được hình thành trên vùng châu thổ rộng lớn của các sông Đồng Nai, Sài Gòn và Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây.

Năm 2000, rừng Cần Giờ được UNESCO công nhận là Khu Dự trữ Sinh quyển Thế giới, với 35/42 loài thực vật ngập mặn. Nhiều loài động vật thuộc nhóm nguy cấp, quý hiếm (nhóm 1B và 2B) cũng tìm về sinh sống, như khỉ đuôi dài, chim... Năm 2004, TP.HCM công nhận thêm ba khu bảo tồn chim thú (khỉ, dơi và chim) tại Cần Giờ để bảo vệ đa dạng sinh học, chống nguy cơ xâm hại. 

Thống kê cho thấy, rừng ngập mặn Cần Giờ có 159 loài chim từng được quan sát, và 140 loài đã được quan sát trong năm 2014. Đặc biệt nơi đây có nhiều loài chim quý hiếm như bồ nông chân xám, diệc xám, vạc, già đẫy, giang sen… kiếm ăn trên các kênh rạch, đầm lầy…

Hướng tới mục tiêu bảo tồn các loài chim quý hiếm tại Khu Dự trữ Sinh quyển Thế giới Cần Giờ, nhóm nghiên cứu với 3 thành viên gồm ThS.Huỳnh Ngọc Thái Anh, ThS.Trang Thanh Trí (giảng viên Trường Công nghệ Thông tin và Truyền thông-Trường Đại học Cần Thơ) và sinh viên Huỳnh Ngọc Đức Anh, Trường Đại học Xây dựng Miền Tây đã đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhận dạng các loài chim tại Khu Dự trữ Sinh quyển Thế giới Cần Giờ. Các loài chim tại đây không chỉ có giá trị sinh thái mà còn góp phần quan trọng trong phát triển du lịch.

Tuy nhiên, các loài chim này đang đối mặt với nhiều thách thức, như mất môi trường sống do khai thác rừng, ô nhiễm và biến đổi khí hậu… Do đó,  nhóm nghiên cứu đã ứng dụng AI để nhận dạng các loại chim tại rừng ngập mặn Cần Giờ. Cụ thể, đề tài nghiên cứu sẽ nhận dạng, ghi nhận các loài chim tại Khu dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ, đồng thời đề xuất các giải pháp bảo tồn và phát triển du lịch bền vững.

ThS.Huỳnh Ngọc Thái Anh thông tin thêm, nhóm đã bắt tay vào thực hiện đề tài nghiên cứu và lựa chọn địa điểm thực hiện tại rừng ngập mặn Cần Giờ - nơi sinh sống rất nhiều loài chim tại Việt Nam, nhóm tập trung thực hiện trong thời gian 4 tháng thì hoàn thiện. 

Trong thời gian đó, nhóm đã nghiên cứu đặc điểm nhận dạng, ghi nhận các loài chim tại khu dự trữ sinh quyển rừng ngập mặn Cần Giờ. Qua nghiên cứu, nhận thấy các loài chim quý hiếm đang bị đe dọa và số lượng ngày càng ít khi đối mặt với nhiều thách thức, như mất môi trường sống do khai thác rừng, ô nhiễm và biến đổi khí hậu.

(Ảnh minh hoạ). 

Số lượng các loài chim tại rừng ngập mặn Cần Giờ lên đến khoảng gần 200 loài, bao gồm cả các loài có sinh cảnh sống trên cạn và các loài chim di cư. Từ số liệu của trang eBird.org, nhóm đã lập cơ sở dữ liệu khoảng 159 loài chim được chụp ảnh và quan sát nhiều nhất tại Cần Giờ; đồng thời thu thập từ 1.000 đến 2.000 ảnh chụp thực tế mỗi loài chim.

Qua thời gian thu thập, phân tích dữ liệu, nhóm nghiên cứu đã xây dựng hệ thống nhận dạng hình ảnh loài chim để hỗ trợ khách du lịch và nhà nghiên cứu xác định các loài chim. Đồng thời, nhóm đề xuất các giải pháp bảo tồn và phát triển du lịch bền vững bằng việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI).

Theo đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình học sâu như Inception, ResNet, EfficientNet và MobileNet để phân tích dữ liệu hình ảnh thống kê đối chiếu từ eBird.org, phục vụ xác định, nhận dạng hình ảnh các loài chim tại rừng ngập mặn Cần Giờ theo thời gian thực tế. Từ đó, ứng dụng này cung cấp dữ liệu ngay lập tức để hỗ trợ du khách và nhà nghiên cứu.

ThS.Huỳnh Ngọc Thái Anh cho biết, kết quả nghiên cứu của nhóm cho thấy ứng dụng đạt hiệu suất cao với độ chính xác cao nhất lên đến 87,78% trong huấn luyện và 83,3% trong kiểm thử. Qua đó, thấy được tiềm năng rất lớn của Al trong việc bảo tồn và phát triển du lịch sinh thái. Việc áp dụng các mô hình học sâu không chỉ giúp cải thiện hiệu quả nhận dạng các loài chim mà còn hỗ trợ đáng kể trong công tác giám sát và bảo tồn đa dạng sinh học tại rừng ngập mặn Cần Giờ. 

Ứng dụng nhận dạng loài chim tại rừng ngập mặn Cần Giờ bằng AI của nhóm nhận được sự đánh giá cao từ du khách bởi nâng cao trải nghiệm du lịch. Đồng thời, ứng dụng cũng cung cấp dữ liệu cho nghiên cứu khoa học và bảo tồn. Hướng đến đề xuất các giải pháp cho phát triển du lịch sinh thái bền vững dựa trên dữ liệu và tình trạng bảo tồn của các loài chim.

Trước những kết quả khả quan từ việc ứng dụng AI trong bảo tồn, nhận dạng các loài chim quý hiếm tại rừng ngập mặn Cần Giờ, nghiên cứu của nhóm đã đoạt giải Nhất tại Hội thảo Khoa học quốc gia “Du lịch xanh gắn với phát triển bền vững trong bối cảnh toàn cầu hóa”.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng đề tài lần này là khởi đầu cho việc ứng dụng AI vào bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển du lịch bền vững cho rừng ngập mặn Cần Giờ. Trong thời gian tới, những kết quả trên sẽ mở ra cơ hội cho các nghiên cứu và ứng dụng khác tại khu rừng ngập mặn Cần Giờ cũng như các nơi khác. Định hướng trong giai đoạn tiếp theo, hệ thống nhận dạng hình ảnh sẽ triển khai trong các ứng dụng di động và các hệ thống giám sát môi trường, hỗ trợ đáng kể trong công tác giám sát và bảo tồn đa dạng sinh học, góp phần vào việc phát triển du lịch sinh thái bền vững.

Phương Anh