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研究團隊運用全自動無人機系統及人工智能技術，於下白泥泥灘進行馬蹄蟹普查。（左起）香港中文大學機械及自動化工程學系博士後研究員張積晗博士、香港中文大學機械及自動化工程學系系主任陳本美教授、香港海洋公園保育基金保育及社區合作經理溫翰芝博士、香港城市大學化學系副教授張肇堅教授，以及世界自然保護聯盟鱟專家組項目幹事兼指導委員會成員Kevin Laurie先生。
（香港，2025年6月19日） 6月20日是第六屆國際馬蹄蟹日。馬蹄蟹又名鱟，在地球生存了超過四億七千萬年，是現存最古老的物種之一，在進化史及生物學上均有極高的研究價值。香港海洋公園保育基金（保育基金）自2014年開始在本港進行馬蹄蟹種群普查，涵蓋各個馬蹄蟹產卵和育幼的泥灘，去年更與香港中文大學（中大）機械及自動化工程學系及香港城市大學（城大）化學系合作，運用全自動無人機系統及人工智能技術，於下白泥泥灘進行為期兩年的馬蹄蟹普查先導計劃。經過不斷測試和改進，目前系統對馬蹄蟹幼體的識別精準度已逹至90% 以上，有助提升日後馬蹄蟹種群普查的成效。團隊並計劃將系統引進至其他馬蹄蟹棲息的泥灘，如大嶼山水口灣等。
香港海洋公園保育基金總監祝效忠指出：「2021年，世界自然保護聯盟（IUCN）指導委員會轄下鱟專家組啟動成立「亞太區鱟觀測站網絡」。來自中國內地和香港的保育機構及科研團隊聯手為25個監測站進行普查，保育基金負責其中下白泥、沙頭角、鹿頸及東涌灣的監測站，以協助收集有關馬蹄蟹的數據。通過與中大及城大合作進行這個先導計劃，團隊除了獲得更準確的馬蹄蟹種群數據外，更制定了系統化的影像標註流程及精密的人工智能演算法。我們計劃將有關科技推展至更多地點，包括大嶼山水口灣。水口灣擁有多樣化的生境，亦被認定為中國鱟及圓尾鱟的繁殖和育幼地。通過對當地的馬蹄蟹種群進行系統化的研究，我們希望提供更多數據，協助制定更具針對性的保育措施，守護瀕危馬蹄蟹。」
以科技解決馬蹄蟹普查痛點
一直以來，馬蹄蟹種群的普查主要由調查人員在泥灘上以目測記錄可見的馬蹄蟹個體。然而，這種方式往往受制於有限的潮汐漲退時間、地理環境等自然因素，加上馬蹄蟹本身的保護色及年幼馬蹄蟹不穩定的作息，調查結果及分布範圍可能會受到影響。同時，研究人員在泥灘上來回行走，也會對棲息地及當中的生態造成一定的干擾。
先導計劃採用全自動無人機收集野外數據，並具備創新的影像資料標註及形態學特徵提取技術。在保育專家的引導下，研究團隊開發了一個專門為馬蹄蟹幼體的細微行為和形態設計的系統化資料標註流程，並針對無人機收集到的影像，建立及訓練人工智能演算法偵測及識別馬蹄蟹。研究團隊亦透過先進的圖像分割基礎模型，按照馬蹄蟹的形態學特徵，如爬行軌跡的長度、闊度和連續性等資料，將收集所得的影像進行更微細的調整和分類，同時讓人工智能系統學習排除自然環境中的各種干擾因素，大幅提高了辨別馬蹄蟹的效率，識別精準度亦提升至90%以上。
調查人員亦可預設無人機系統的偵測範圍及路徑，並同步操作多部無人機，除可節省人力及時間外，更可擴大調查點數目。以下白泥泥灘為例，普查的範圍約為150米乘1,000米，以往需要將泥灘分為不同區域，由一組不少於四人的研究人員同時記錄馬蹄蟹的數目，每次普查約需一至兩小時。採用無人機系統後，每次只需一位人員，約30分鐘即可完成實時數據採集。此外，無人機更可覆蓋沿海岸的紅樹林等較難抵達的位置，為本地馬蹄蟹種群的分布情況提供更多研究數據。
香港城市大學化學系副教授張肇堅教授是海洋生態及保育，以及海洋環境研究專家，長期參與本地馬蹄蟹的研究工作。作為是次計劃的專家顧問及合作研究者，他表示：「通過這個先導計劃，我們將長期累積的知識與人工智能深度學習技術結合，透過收集的數據，如高程資訊、温度變化及葉綠素濃度等，實現馬蹄蟹棲息地地圖參數化，從而建立起棲息地宜居性與各種環境因素之間的關聯，有助我們針對性地改善或修復棲息地的環境，令生境更適合馬蹄蟹生長和繁殖，主動促進種群的擴張。我們將繼續進行長期調研，透過野外實境學習提升人工智能系統的辨識度及精準度，並擴大馬蹄蟹的影像數據庫，讓我們能從多維度分析本地馬蹄蟹的生存狀況，包括季節性種群趨勢、長期棲息地利用模式等，以提升保育工作的成效。」
先導計劃由環保及自然保育基金撥款資助，當中所採用的無人機系統及人工智能技術，由香港中文大學機械及自動化工程學系研發，技術團隊由系主任陳本美教授及研究助理教授陳曦教授帶領。陳本美教授指出：「這個跨學科保育項目極具挑戰性，因為我們的無人機地面環境測繪方案主要在約60米的高度進行，但由於幼年馬蹄蟹非常細小，在目標搜索任務中要將偵測高度降低至4米左右，在一定程度上犧牲了覆蓋效率。為解決這個問題，我們成功將棲息地宜居性地圖與優先飛行路徑規劃相結合，以優化無人機的使用安排，並在數據解析度和測量規模之間取得平衡，從而實現可持續的大範圍監測。通過環境及自然保育基金撥款支持，經過一年的測試及改良，我們相信這個系統亦可廣泛應用於陸地和海洋的大規模生態監測，如森林及珊瑚礁等，讓本地研發的科技能為環境保育創造更大影響力。」
凝聚力量 守護瀕危馬蹄蟹
除了進行馬蹄蟹普查外，保育基金亦積極與社會各界合作，構建完整的馬蹄蟹保育網絡。在大嶼山保育基金的資助下，保育基金與大嶼山的居民和社區團體合作，於2024年7月開始展開名為「同心保育大嶼山泥灘生物多樣性」的計劃，希望透過教育和社區參與，提高市民特別是大嶼山的居民、漁民和旅遊業者，對具有重要生態價值的潮間帶泥灘生態系統的關注。項目招募了當地居民成為「大嶼山泥灘守護者」，並提供培訓。他們會定期巡邏，針對「鬼網」、纏繞海洋生物及海洋垃圾等問題進行記錄，並與保育基金合作採取清除行動，合力守護大嶼山的天然資源。保育基金亦與明愛陳震夏郊野學園合作，推出一本為小學生而設計的圖文書《老鱟講故事 延續馬蹄蟹的生命奇蹟》，介紹馬蹄蟹的重要性及價值。
此外，保育基金長期與城大合作推行的「馬蹄蟹校園保母計劃」已踏入第16年，鼓勵中學生及企業參與照顧人工繁殖的年幼馬蹄蟹。自2009年至今，已有超過370間學校及企業支持計劃，參與人數超過7,000人次，並成功將2,000隻馬蹄蟹放歸大自然，為保育這個珍貴物種作出貢獻。此外，保育基金定期舉辦泥灘清潔活動，清除可能纏繞馬蹄蟹的海洋垃圾，減低棲息地污染，凝聚公眾力量，為保育工作出一分力。
為支持本地馬蹄蟹的存續，保育基金呼籲市民在日常生活中身體力行參與保育，包括清除泥灘垃圾，減低環境污染對馬蹄蟹棲息地的影響，同時避免捕捉、騷擾或購買野生馬蹄蟹，減少人類活動對自然生態的干擾，共同守護「活化石」馬蹄蟹。
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