在大數據時代的今天，談到數據分析的具體應用，上到搜尋馬航MH370，下到探析東莞式服務產業鏈，就連兩會代表也開始提出大數據的應用問題，數據分析真是不可謂無所不在。但這次要說的，恐怕卻是大部分人都想不到的領域——保護瀕危野生動物。
在人們以往的印象當中，動物保護工作一般都是工作人員攜帶著各種探測儀器，趴在草叢或是樹蔭下，遠遠地觀察野生動物，以推測其生存現狀，而這似乎與信息技術毫無關系。那么，數據分析究竟是如何與動物保護結緣的呢？動物專家們又是如何利用分析軟件來進行工作的呢？這就不得不提到兩位杰出的動物學家——Zoe Jewell與她的丈夫Sky Alibhai博士，以及他們共同創立的動物保護組織WildTrack。
WildTrack聯合創始人及現任主席Zoe Jewell正在敘述其在津巴布韋的工作經歷
世界范圍內活躍著許多野生動物保護組織，其中一些由各國政府牽頭創立，而另一些則完全是民間自發建立且非盈利性的機構，而WildTrack就屬于后者之一。Jewell和 Alibhai分別擁有劍橋大學獸醫碩士學位，以及牛津大學動物學哲學博士學位，兩人長期致力于非侵入式野生動物監測研究，并利用他們創新的FIT，也就是Footprint Identification Technique足跡識別技術，完成了許多具有相當難度的工作。
傳統方法遭遇難題
要想了解什么是FIT技術，就必須要先談一談兩位動物學家的經歷。幾年前，Jewell和Alibhai曾在非洲南部國家津巴布韋的一處國家公園內從事稀有動物的監測工作。按照傳統作法，他們需要在犀牛等瀕危動物的脖子上戴上特制的無線電項圈，這些項圈可以實時監控動物個體的情況并將相關數據發送回WildTrack的信息系統。
然而經過一段時間的觀察后，Jewell和 Alibhai發現無線電項圈的使用引發了很多問題。受無線電信號的影響，雌性動物的受孕率開始下降。不僅如此，動物個體在成年之前，甚至是季節變換之際，其體型與體重都會發生變化，因此項圈就可能變成其變化的束縛，時間一長還會導致其頸部皮膚破損，造成直接傷害。
WildTrack聯合創始人Sky Alibhai博士在認真聆聽記者提問
無線電技術的使用對于工作人員來說同樣需要小心，他們往往要冒著生命危險給動物們戴上項圈，而這些價格昂貴的項圈卻只能在開闊無遮擋的地帶才能正常發送信號，樹林和山丘都會影響無線電信號的傳輸。另外有些項圈還可能會隨著動物的運動而損壞或是脫落，設備的回收工作更是一大難題。Jewell和Alibhai為此頭疼不已，其工作也越來越難開展下去。
數據分析圖像化
傳統動物監測方法的成本以及對動物的直接傷害問題讓WildTrack重新思考保護工作的方法，于是Jewell和 Alibhai開始求助于非洲當地獵人。要知道這些獵人沒有無線電和計算機，卻同樣能依靠其追蹤術知曉動物的位置與情況。然而獵人卻反問，“何必要用什么無線電？低頭看看地上就一目了然了。”原來獵人們所指的正是動物的腳印。
從此，Jewell和Alibhai轉變了思路。大量的腳印無法快速的依靠人力來進行分析與整理，他們開始嘗試在工作中引入數據分析的方法，來進行動物的足跡追蹤工作。在偶然的機會下，他們接觸到了JMP軟件。當時的JMP軟件功能還十分簡單，但其獨特之處在于它擁有自己的腳本語言——JSL（JMP Script Language），在使用時不會像其他編程語言那樣涉及到過多原理性的內容，即使是非技術人員也能熟練操作。Jewell 認為，JMP的另一個優勢就是其強大的圖形化與可視化能力，進一步提升了軟件的易用性，這讓動物保護組織的工作人員在不需要學習統計學理論的情況下就能使用該軟件。
據Alibhai介紹，WildTrack在初試足跡識別技術時遇到了很多困難。最初只能使用普通的數碼照相機進行拍攝，對動物足跡進行取樣，照片的清晰度將直接影響取樣效果。而接下來，他們還需要建立一套統計模型，以分辨不同個體動物的腳印，并判斷出性別甚至是年齡。但當時的JMP軟件卻沒有這些功能。
WildTrack定制的FIT應用初始界面，選定的動物種類是東北虎，另外可直接選擇圖象特征提取、同組對比數據分析、驗證判別分析、繪圖等處理功能
WildTrack的辦公地點在美國北卡羅來納州，與SAS軟件離得非常近。于是，Jewell和Alibhai與SAS軟件聯合創始人兼JMP軟件的創始人John Sall進行了積極溝通，并最終說服了John Sall將圖形與圖像分析技術引入到數據統計分析領域中，以幫助像WildTrack這樣的動物保護組織來分析動物足跡中的那些規律性的差別。而這正是動物足跡識別技術FIT的起源。
從IT角度來說，FIT應用實際上是基于JMP軟件而開發出來的工具包。對于動物保護組織的工程師、科學家，或者是其他任何數據分析員來說，只需要將工具包按照自己所需要的工作順序與邏輯排列整理好即可。這樣在進行現場分析與調查的時候，就能夠直接進行調用。
利用FIT足跡識別技術，WildTrack現在已經可以通過對一串腳印的分析，判斷其是何種動物，以及在這一區域內的種群數量、性別分布以及年齡等信息，為接下來的動物保護與調查工作提供極其關鍵的基礎數據，同時也影響著這一區域的動物保護策略。
Sky Alibhai博士正在講解FIT應用分析東北虎足跡圖像特征時的工作原理
FIT足跡識別技術初顯功效
不久前，正是由于足跡識別技術所取得的成就，使得國家林業局貓科動物研究中心常務副主任姜廣順教授也開始注意到了WildTrack。
姜廣順同時也是東北林業大學野生動物資源學院的教授，他們面對的問題是，無法確定大興安嶺、小興安嶺地區野生東北虎的活動范圍、總數量以及性別比例情況。姜廣順教授曾嘗試過糞便檢測、自動攝像機檢測、DNA分析等方法，但均沒有取得突破性進展。由此便由SAS公司牽頭，促成了國家林業局貓科動物研究中心與WildTrack之間的非盈利性合作。
WildTrack通過對姜廣順教授所提供的東北虎足跡圖片進行分析，而得出了數量、性別比例等關鍵數據，并為接下來的東北虎保護工作提供了依據。之后，雙方還共同開展了對于東北豹、大熊貓的調查與保護工作。中國政府的大力投入與支持，讓Jewell和Alibhai感到有些意外的高興，這也讓雙方的合作更加順利。
據Alibhai透露，WildTrack在全世界范圍內參與了很多動物的保護工作，包括黑犀牛、白犀牛、獵豹、非洲大象、犰狳，北極熊等等，而現在中國的大熊貓與東北虎也進入了WildTrack的保護范圍內。
WildTrack數據庫中經過圖像處理的臥龍山自然保護區野生大熊貓的足跡樣本
Jewell認為，取得這些成就離不開當地高等院校與政府的支持，比如美國杜克大學以及中科院、北京大學、東北林業大學等等，再加上來自JMP軟件的技術支持，使得全球性的動物保護工作在經驗、資源、技術能力上都得到了強有力的支撐。而Jewell和Alibhai也仍將對FIT足跡識別技術進行持續不斷的完善與改進，以幫助更多像WildTrack一樣的動物保護組織免費使用，以更好地開展工作。
對于足跡識別技術，Jewell表示未來其很可能還將用于其他領域，比如醫療、刑偵、軍用等等。杜克大學已經開展了一系列相關實驗工作，其中一項正是通過監測早產兒的腳印，以了解其身體狀況的變化，并采取相應的保護措施。相信這種先進而易用的FIT足跡識別技術一定能夠在更多的行業內造福人類與整個社會。
京公網安備 11010502049343號