人工智能如何彻底改变海洋保护 | 科学

Dyhia Belhabib 成为海洋科学家的旅程始于电视上的战争葬礼。 她的家乡位于阿尔及利亚北部阿特拉斯山脉的松树林山坡上，距离地中海仅 60 英里。 但去海滩旅行很危险。 20 世纪 90 年代，在她成长的过程中，一场激烈的内战席卷了群山。 这场冲突对于贝尔哈比卜的人民、柏柏尔人（北非原住民之一）来说尤其残酷。 正如她所说：“我们很少去海边，因为你可能会在途中被杀。”

海洋以另一种方式出现在她的生活中，那就是在国营电视台上。 当重要人物被暗杀或发生大屠杀时，广播公司会中断常规节目，播放一部清醒的纪录片。 他们经常选择雅克·库斯托（Jacques Cousteau）的电影，这些电影被认为足够有尊严和中立，足以纪念死者。 每当贝尔哈比卜在电视上看到大海时，她就会想知道谁死了。 “当我们看到海洋时，我们这一代人就会想到悲剧，”她说。 “我年轻时并没有爱上它。”

当她准备上大学时，内战已经结束。 伊斯兰主义者输掉了战争，但他们的文化影响力却在增长。 贝尔哈比布 13 岁时与一位希望她成为银行家的未婚夫订婚，她对这些限制感到愤怒。 她的名字迪希亚 (Dyhia) 指的是一位柏柏尔战士女王，一千多年前她成功击退了入侵的阿拉伯军队。 卡希娜女王仍然是女性赋权的象征，是柏柏尔人和成千上万在独立战争中拿起武器的阿尔及利亚妇女的灵感来源。 在一个四分之一女性不识字的社会里，贝尔哈比卜意识到她不想上大学只是为了度过一生“数别人的钱”。

有一天，她哥哥的朋友拜访了他们家。 他是首都阿尔及尔的一名海洋科学专业的学生。 当贝尔哈比卜描述出海旅行时，他感到需要一条完全意想不到的道路。 “这是一种我从未听说过的职业，”她回忆道，“它挑战了阿尔及利亚社会对女性的每一种刻板印象。” 访问结束后不久，她搬到阿尔及尔，在国家海洋科学和海岸管理研究所学习，她是该项目中唯一的女性之一。 她还与未婚夫解除了婚约，以便能够全身心投入学习。 她仍然清楚地记得第一次出海时的自由、恐惧和不真实的感觉。 当其他学生潜入水中寻找样本时，她漂浮在水面上，试图生存。 “我从未学过如何游泳，而且我仍然不知道如何游泳，”她承认。

贝尔哈比卜以班级第一名的成绩毕业，但在申请海外大学时却屡遭拒绝。 当她在一次会议上遇到世界上最著名的鱼类科学家之一丹尼尔·保利时，她的运气发生了转变。 保利刚刚获得了相当于诺贝尔奖的环保奖，她并没有被这一事实吓倒，她做了自我介绍，并告诉他她想和他的团队一起学习。 尽管她的英语还不太流利，但保利还是接受了她作为学生。 当她开始博士研究时，世界上 90% 以上的野生渔业已被消灭，保利对全球非法捕捞活动的新一轮激增敲响了警钟，非法捕捞活动正在摧毁海洋食物网并剥夺沿海社区的生计。 他希望她去非洲工作，那里的非法捕鱼已经达到了流行的程度。

贝尔哈比卜在西非度过了接下来的几年。 当她的研究揭示了为满足中国和欧洲市场需求而进行的非法捕捞活动的严重程度时，她登上了该杂志的头版 纽约时报。 “我自己是非洲人，我能够将人们聚集在一起，以一种他们以前从未有过的方式公开共享数据，”她解释道。 不难想象她会围拢政府官员：戴着头巾、聪明绝顶的贝尔哈比卜身高五英尺多一点，语气坦率、精力充沛，语气中带着自嘲的笑声和温柔的天赋。提出尖锐、直接的问题。

贝尔哈比卜正试图解决当代环境保护中最棘手的问题之一：非法捕鱼。 在大洋彼岸，追踪船只的难度为世界上一些最大的环境犯罪创造了理想的掩护。 第二次世界大战结束后，世界捕鱼船队迅速工业化。 用于探测水下潜艇的战时技术被重新用于发现鱼类。 渔网的尺寸呈指数级增长，海上工厂船的装备齐全，可以在海上度过数月，将工业捕鱼的范围扩展到海洋最远的地方。 随着世界人口的增长，鱼蛋白成为越来越重要的食物来源。 但警告信号很快就出现了：主要鱼类种群的锐减、“海洋食物网捕捞”的令人担忧的趋势，以及迅速耗尽海洋生态系统的一系列连锁影响。

在资源消耗殆尽之后，渔民应该通过减少捕捞量来应对。 相反，他们加倍努力。 世界主要渔业国家（中国和欧洲是最大的市场）在本国水域过度捕捞后，开始将工业过度捕捞出口到全球海洋。 中国近海捕捞船队数十万艘，2018年获得近80亿美元政府补贴 现在是世界上最大的。

富裕国家的政府资助大量企业支持的船只在公海捕鱼，使用绵延数十英里的底拖网和流网，杀死沿途的一切生物。 手工渔民受到排挤，随着鱼类资源的锐减，日益严重的粮食不安全引发了抗议和政治动荡。 例如，在西非，来自世界上最富裕国家的渔船已经耗尽了当地的渔业，以至于面临粮食不安全和不确定的未来的一波又一波的移民开始逃离家园，孤注一掷、冒险地试图到达欧洲前哨基地。例如西班牙加那利群岛； 数以千计的移民在海上丧生。 与此同时，规模较小的捕捞船队一直在努力保持偿付能力。 贫困渔民越来越容易成为犯罪组织的目标，犯罪组织雇用骡子运输毒品，或使用船只作为人口贩运的掩护行动。

目前世界上 90% 以上的鱼类资源 捕捞已满或过度捕捞。 尽管如此，科学家们减少捕捞的呼吁基本上被置若罔闻。 传统的渔业管理尝试因航海日志、船上人类观察员以及当地电子监测系统的限制而受到阻碍。 超配额或禁区捕鱼的渔船很少被捕获，在当地渔民的眼前逍遥法外； 即使被抓住，也很少受到惩罚。

海洋圆形监狱

世界海洋正在经历一场猛烈的攻击：随着鱼类日益稀缺，非法捕捞活动激增。 贝尔哈比卜决定采取一些措施来解决这一问题，而不是仅仅记录鱼类资源的减少。 她的解决方案是：将 ADA（她的人工智能海洋犯罪数据库）与实时跟踪船舶运动的数据结合起来。 她首先跟踪远洋船舶携带的海上交通应答器（也称为自动信息系统（AIS））发出的信号。 AIS 信号由陆地收发器或卫星检测，用于跟踪和监控世界各地的个别船舶运动。 AIS 信号也会被附近的其他船舶检测到，从而减少船舶碰撞的可能性。 Belhabib 和她的团队随后构建了一个名为 GRACE（以纪念先驱程序员 Grace Hopper）的人工智能驱动的风险评估工具，该工具可以预测海上环境犯罪的风险。 当与 AIS 等船舶检测设备结合使用时，GRACE 可以提供有关特定船舶实施环境犯罪的可能性的实时信息，执法机构可以利用这些信息来抓捕犯罪分子。 贝尔哈比卜的数据库意味着犯罪船只——经常从事多种形式的犯罪​​活动，包括人口贩运、毒品走私以及非法捕鱼——现在发现更难隐藏。

公海是世界上最后的全球公海之一，基本上不受监管。 《联合国海洋法公约》对占海洋表面三分之二的公海几乎没有提供任何保护。 2023 年联合国新公海条约的通过将提供更多保护，但这需要数年时间才能实施。 即使在国家当局拥有法律管辖权的海岸 200 海里范围内，大多数国家当局也很难监测距海岸几英里以外区域的海洋。 而在 200 海里界限之外，没有人能够有效管理公海。

因此，贝尔哈比卜将她有关人权和虐待劳​​工的数据交给了全球渔业观察组织，这是一个非营利组织，与国家海岸警卫队和国际刑警组织合作，针对涉嫌非法捕鱼的船只进行登船、逮捕流氓渔船并监管该组织。海岸公园的边界。 该观测站近乎实时地免费可视化、跟踪和共享全球渔业活动的数据； 该计划于 2016 年美国国务院在华盛顿举行的“我们的海洋”会议上启动，得到了一些世界上最大的基金会的支持。 其合作伙伴包括谷歌（提供大数据处理工具）、海洋保护组织 Oceana 和 SkyTruth（一家利用卫星图像促进环境保护的非营利组织）。

全球渔业观察利用船只位置的卫星数据，结合 Belhabib 的犯罪活动数据，训练人工智能算法来识别船只类型、捕鱼活动模式，甚至特定的渔具类型（这些任务需要人类渔业专家数百年才能完成） 。 跟踪系统以激光般的精度精确定位每艘渔船，预测其是否真正在捕鱼，甚至识别正在进行的捕鱼类型。 其报告显示，全球一半的海洋正在积极捕捞，其中大部分是秘密捕捞。

人权观察组织的研究员弗雷德·亚伯拉罕斯解释说，这种方法只是新一代保护技术的一个例子，可以对任何从事资源开采的人进行检查。 他在人权观察组织的团队利用卫星图像来追踪从非法采矿到秘密伐木作业的一切情况。 正如亚伯拉罕斯 告诉 这 纽约时报：“这就是为什么我们如此致力于这些技术……它们使隐藏大规模滥用行为变得更加困难。” 与其他倡导者一样，亚伯拉罕斯对这些故障充满信心，例如，全球所有渔船尚未携带 AIS 标签、信号接收质量差使得某些地区的覆盖范围具有挑战性，以及一些船只在想要隐身时关闭 AIS模式——最终会得到解决。 例如，研究人员最近弄清楚了如何使用卫星对隐身模式下的渔船的位置进行三角测量，从而能够跟踪所谓的黑暗舰队。 这些结果可以为非法捕捞和跨境渔业独立监管的新时代提供信息。 与此同时，研究人员正在开发 AIS 数据的其他应用，包括评估船舶废气排放对全球空气污染的影响、海洋物种暴露于航运噪音的情况，以及强迫劳动的程度（通常是隐藏的，并与人口贩运有关）在世界捕鱼船队中。

对于一个组织来说，监管世界海洋是一项艰巨的任务。 全球渔业观察的数据大多具有追溯性； 当数据分析完毕且当局到达时，渔船往往已离开现场。 目前还缺乏一种更有效地实时追踪海上犯罪分子并就地抓捕的方法。 这就是 Belhabib 的下一个项目的切入点。她现在正在与非法捕鱼活动集中的非洲地方政府合作，为他们提供跟踪器和人工智能技术，以捕获非法捕鱼和其他海上犯罪行为。 正如她指出的那样：“当你问几内亚海军他们实际上可以监控多少领海时，这只是广阔区域的一小部分。 他们根本没有资源。” Belhabib 的系统可以查明可能违规的船只，并在屏幕上实时评估风险。 这使得当地安全部队和国际刑警组织等其他机构能够更轻松地找到非法渔民，同时降低部署、监控和拦截的成本。

然而，她对使用类似的数字技术追踪非法移民提出警告。 例如，欧盟通过卫星监控、无人机和遥控飞机加强了其“数字前沿”，在某些情况下依靠私人安全和国防公司进行数据分析和跟踪。 但 这些技术通常集中于监视 而不是搜救滞留在海上的移民。 正如贝尔哈比卜所述：“最近我与西班牙海军交谈，他们告诉我，当一艘满载移民的船倾覆时，他们亲眼目睹了 100 多人死亡，而他们只能拯救少数人。 他们告诉我，“我们把他们的鱼拿走，他们冒着生命危险过上更好、体面的生活。” 这是令人心碎的，也是可以避免的。” 在贝尔哈比卜看来，数字地球技术，正如她所熟知的那样，应该优先考虑生态和人道主义目标，而不是监视和利润。

数字地球技术可以更快速地检测并在某些情况下预测海洋犯罪。 数字监控与人工智能相结合，可以精确分析全球范围内渔船的位置和运动。 尽管这并不能保证执行，但它可以使世界海洋的治安更加有效。 数字技术的使用使自然资源保护主义者能够解决导致环境执法失败的两个常见缺陷。 第一：数据稀缺； 如果有的话，通常会存在时间滞后、地理差距或数据偏差。 这使得证据收集变得困难或不可能。 其次，执法往往来得太晚。 环境犯罪分子可以受到起诉，但法律上的胜利是不确定的，而且它们发生在损害造成之后。 当代环境治理的弊端——数据稀疏； 无法执行的法规； 零散、零散的执法惩罚但无法防止环境损害，可以通过数字监控来克服，数字监控可以实时调动大量数据来收集系统证据并实现及时执法。

这些技术似乎取得了一些成功。 例如，在加纳，工业渔船与使用独木舟和小船在海岸附近捕鱼的小规模手工渔民之间长期存在冲突。 卫星数据有 帮助政府渔业执法部门 跟踪并减少大型渔船侵入近岸水域。 在印度尼西亚，世界上最大的群岛国家，拥有世界第二长的海岸线，政府已与全球渔业观察数据达成协议，监测渔业并在网上公开分享有关船只活动的数据，这是透明度方面向前迈出的一大步在渔业执法方面。 与印度尼西亚的合作伙伴关系是全球渔业观察长期目标的一个例子：与世界各国政府共享其地理空间数据集和在线地图平台。

尽管最近在打击非法捕鱼方面取得了这些进展，但数字技术也加剧了根本问题，因为渔民本身已经开始利用数字策略。 一个例子是鱼群聚集设备的使用越来越多，这种设备利用声学技术，结合卫星连接的全球定位系统，可以更好地发现鱼群。 渔民可以有效地评估位置、生物量甚至物种，从而使他们能够更有效地聚集和捕捞。 数字化正在加剧竞争激烈的渔业 并加速对濒危物种的过度捕捞。

即使自然资源保护主义者能够赢得这场数字军备竞赛，也存在一个更根本的问题：过度捕捞的根本结构性驱动因素——消费者需求，特别是在亚洲和欧洲，以及公海缺乏适当的治理——无法通过数字技术解决独自的。 治理改革和数字创新必须齐头并进。 例如，在缺乏政府监管的情况下，对公海捕鱼的数字监控不太可能扩大规模。 但 2023 年通过的新联合国公海条约包括建立新海洋保护区的重大承诺，这与《全球生物多样性公约》到 2030 年保护地球 30% 陆地和海洋的承诺相一致。

这些新的发展为数字监控创造了动力； 反过来，数字监测将增加海洋保护区有效保护鱼类种群的可能性。 这说明了 21 世纪环境治理的两个关键点：数字与治理创新之间的相互作用，以及只有通过行星规模的计算才能实现全球环境治理。