聆聽海洋的聲音：集眾人與科技之力，讓珊瑚礁裡的樂章延續不斷
社企流／編譯：劉俐君
人工智慧（Artificial Intelligence, AI） 科技是現今的熱門話題，除了協助人們寫文章、程式編碼外，你知道 AI 還能幫科學家拯救珊瑚礁嗎？這項於 2023 年推出的公民科學（citizen science）計畫，已進一步發展出能夠處理大量海洋錄音的 AI 工具。人們利用在網路上漫遊的時間，集結大眾力量，不只可以幫助科學家深入了解世界各地的珊瑚礁，也能協助研究人員判斷保育與修復工作的成效。
2023 年 4 月初，Google 與 2 位海洋科學家 Steve Simpson 和 Mary Shodipo 合作推出 Calling in our Corals 計畫，期望在一般大眾及 AI 科技的協助下，利用聲音記錄來判斷、衡量海洋保護區及其他海洋修復計畫成功程度的指標。
由於珊瑚礁是地球的生物多樣性非常重要的生態系統，也能提供人類及環境許多益處，但卻是地球上面臨最多威脅的生態系統之一。近年來，聲音地景（Soundscape）（註一）被視為一項有潛力的新工具，而這也是 Calling in our Corals 計畫中的關鍵工具。
珊瑚礁是人類與海洋生物重要的夥伴
有著海洋雨林之稱的珊瑚礁，是地球上生態多樣性最高的地方之一。雖然牠們只佔海底面積的 1%，卻支撐著 25% 的海洋生物，包括魚類、海龜、珊瑚蟲、龍蝦、海綿、海星、蛤蜊等生物生存。此外，許多人類進行商業捕撈的物種，在一部分的生命週期也十分仰賴珊瑚礁環境，對經濟的貢獻可想而知。
珊瑚礁也是天然防波堤，為陸地提供與海洋間的緩沖，吸收 97% 浪潮的能量；在暴風雨、大浪及洪水來襲時保護海岸線，防止沿海地區海岸線侵蝕、居民的性命及財產安全。據估計，珊瑚礁每年可為全球減少 50 億美元因風暴造成的損失。
此外，珊瑚礁的美，每年吸引著百萬遊客前往觀賞，為地方帶來經濟繁榮；擁有珊瑚礁地區，每年為全球經濟貢獻約 440 億美金。珊瑚礁更為全球約 10 億人提供食物、生計、海岸線保護等重要存在。
面臨人類威脅、棲地快速退化
珊瑚礁的生存受到人為影響的威脅，如沿海開發、沉積物徑流、污染物、入侵物種、管理不善的旅遊業和過度捕撈等，氣候變遷更帶來嚴重的影響。
自 1950 年代起，牠們在全球的棲息地範圍已經減少了一半。而珊瑚礁棲地的減少直接地導致生物多樣性以及部分魚類捕獲量的降低；更令人擔憂的是，剩餘的珊瑚礁預計將在未來 20 年內快速退化。近年來，珊瑚礁面臨的生存危機持續加劇。2024 年 4 月，美國國家海洋暨大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）確認，全球正經歷有紀錄以來第 4 次大規模珊瑚白化事件。儘管 NOAA 於 2026 年 6 月指出，這場破紀錄的白化事件推定已在 2025 年年中告一段落。
然而，事件結束並不代表珊瑚礁已經脫離危機。從 2023 年初至 2025 年年中，全球約 84% 的珊瑚礁面積曾承受足以造成白化的熱壓力，至少 83 個國家與地區記錄到大規模珊瑚白化。NOAA 珊瑚礁監測計畫（Coral Reef Watch）協調人 Derek Manzello 指出，珊瑚礁已進入接近每年都會發生白化的時代，頻繁且規律的監測比過去更加重要。
（全球暖化使海洋溫度上升，讓珊瑚白化事件頻發，導致珊瑚死亡或弱化牠們的生長。來源：NOAA on Unsplash）
全球暖化使海洋溫度上升，珊瑚蟲長時間暴露於極端溫度，讓珊瑚體內共生藻的數量會開始減少，使之白化。沒有了鮮豔色彩的珊瑚礁，可能讓牠們失去主要食物來源，因而變得更脆弱、更容易生病。
嚴重的珊瑚白化會提高珊瑚罹病與死亡的風險，也會弱化牠們的生長與繁殖能力。自 1980年代起，珊瑚白化事件發生頻率已經增加 5 倍之多；於此同時，氣候變遷帶來海洋酸化（Ocean acidification）的問題，也可能延緩珊瑚生長且影響牠們的骨骼。。
借助大眾與 AI 力量，幫助珊瑚礁修復
在珊瑚礁生態持續受到威脅之際，Calling in Our Corals 計畫嘗試從海洋的聲音，尋找修復珊瑚礁的新線索。海洋科學家在 10 個國家與地區記錄不同水域的聲音，發現健康的珊瑚礁往往充滿魚類、蝦類與其他海洋生物活動的聲響，如同高峰時段熱鬧的城市；受損的珊瑚礁則相對安靜，宛如沉睡中的村莊。
這些聲音不只是海底世界的背景音，也能成為觀察珊瑚礁生態狀況的重要資料。為了整理數百小時的錄音，Google 建置線上平台，邀請一般大眾加入聲音辨識工作。參與者只要聆聽音檔，標記魚類、蝦類與其他海洋生物的聲音，以及船隻引擎、開採活動等人為噪音，就能協助研究團隊將龐大的海洋錄音，轉化為可供 AI 學習的聲音類別。
這場結合公民科學與 AI 的實驗，後續也逐漸累積成果。根據 Google 於 2024 年公布的統計，參與 Calling in Our Corals 的民眾已累計聆聽超過 400 小時的珊瑚礁錄音。每一次標記魚類聲音的點擊，都是一筆可供研究團隊使用的資料，也讓原本需要耗費大量時間整理的錄音，更快轉化為 AI 可以辨識與分析的聲音樣本。
在這些群眾標註資料的基礎上，Google Research、Google DeepMind 與合作團隊進一步開發 AI 工具 SurfPerch。這項工具可以自動處理數千小時的海底錄音，協助科學家辨識不同聲音、分析生物多樣性，並掌握珊瑚礁的健康狀況。當研究人員想辨識新的珊瑚礁聲音時，也不必從頭建立模型，只要提供少量範例，便能訓練系統執行新的分類任務。
SurfPerch 目前也已開始應用於實際研究。Google 表示，研究團隊已透過 Calling in Our Corals 與 SurfPerch，觀察菲律賓受保護與未受保護珊瑚礁之間的差異、印尼不同復育成果，以及澳洲大堡礁魚類群落之間的關聯。這些聲音資料，讓研究人員更有機會掌握不同水域的生態變化，也能進一步評估保育與復育工作的成效。
除了用來監測珊瑚礁，聲音本身也有機會成為修復工具。在遼闊而開放的海洋中，健康珊瑚礁的聲音就像一座燈塔，能吸引幼魚、珊瑚與無脊椎動物靠近並定居。研究人員也期待，透過播放健康珊瑚礁的聲音，為受損水域重新帶回更多生物，進一步加速珊瑚礁的生長與修復。
不過，AI 並不能單獨解決珊瑚礁危機。面對海洋升溫、污染與過度捕撈等威脅，科技的角色是協助科學家更快掌握生態變化、評估保育與復育成效，並找出需要優先投入資源的地點。
任何人都有機會為珊瑚轉動改變的命運
參與者可以選擇以「公民科學家」的身分參與，點選 Calling in our Corals 平台，將會帶領大家逐步進行一場聲音訓練教學，如何辨別魚類、蝦子等海洋生物的聲音，並可反覆練習直到自己擁有信心能擔任聲音辨識的工作。
接下來，你可以選擇一個地點開始你的珊瑚礁聲音之旅，地點有澳洲、印尼、波利尼西亞、馬爾地夫、巴拿買、比利時的北海、佛羅里達群島、瑞典，以及位於加拿大東部最大的海底峽谷保護區（The Gully MPA）。每次將會獲得 30 秒的珊瑚礁聲音片段，當聽到魚的聲音或是在聲譜圖（spectrogram）（註三）上，看見魚類、蝦類聲音出現的地方都需點擊，整個過程大耗費 3 分鐘。
或是，也可以選擇將這樣的聲音經驗作為一種體驗，選擇沉浸在不同水下地點的 360 度環繞聲音及視覺的圖像中，了解珊瑚對於海洋生物的重要性；也能透過線上的互動式展覽，進行一場震撼人心的海洋旅程。藉由這個簡單又有趣的體驗，就能幫助珊瑚礁棲地恢復牠美麗的樣貌。
註一：聲音地景 Soundscape——是由聲（Sound）音加上景觀（scape）的合成字，強調「聲音」與「環境」的強度關聯性，並將個體發聲的變動作為環境中的一項變因。
註二：群眾外包 crowd-sourced data，是指透過特定取得資源的模式，可以利用大量的網路使用者，取得所需的服務或想法。
註三：聲譜圖 spectrogram，經常用來分析頻域的手段，透過圖表呈現、描述訊號中各個頻率如何隨著時間變化的熱圖。
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The Coral Chorus（Google 藝術與文化）
（全文轉載自社企流，原文標題：聆聽海洋的聲音：集眾人與科技之力，讓珊瑚礁裡的樂章延續不斷）