2025年12月25日 星期四

潮池裡的共學實驗:公民科學與AI的混合智慧

臺灣島的極東三貂角與海蝕平臺

 文、圖-國立臺灣大學漁業科學博士 海洋作家 巴賽鯨鯊


在三貂角的潮間帶,公民科學家、研究者與AI並肩學習,利用影像辨識系統觀察海洋生物,讓人們與自然的互動方式悄悄改變。
這場「混合智慧」的實驗,正重新定義我們觀察與理解海洋的方式。


▎海洋聖地傳說

傳說中,海洋民族巴賽族(Basay)從海的一端沙那賽(Sanasai),登陸福爾摩沙島的海岸,把初見之地稱為「聖地凱基烏安烏安」(Caquiuanuan ,巴賽語意「水之畔」)。

1626年5月11日,同一片海域迎來另一群遠道而來的人,西班牙遠征艦隊在此駐足,司令因未知的戰事而心生不安,向守護主聖地牙哥祈求平安無血的登陸。或許正因這份感念,他們把東方山海相接之處,命名為聖地牙哥角(Cape Santiago)中文名「三貂角」。

語言作為智慧的載體,巴賽族語雖已死,加上巴賽無文,所有巴賽智慧,如水入大海,消失無影無蹤。然而,在語言科學的興起下,福爾摩沙島被指為多樣化南島語系(Austronesian)的起源地,而巴賽語被分類為原始的「古南島語」,這個消失的海洋民族會不會是南島的起源處?又如何透過對海洋的觀察,從日月星辰、雲朵浪潮、候鳥遷移、魚類湧流等等,凝聚出航海的智慧,勇敢地從聖地出發,航行到大海的彼端。千年後,南島語系的傳播,涵蓋北至夏威夷、南至紐西蘭、西至馬達加斯的廣闊海域。

三貂角位處臺灣的最東端,地處黑潮與沿岸流交會的要衝。這裡的海蝕平臺廣闊壯麗,退潮時露出的岩石縫隙中,水窪就像一個個縮小版的海洋微世界,充滿小螃蟹、寄居蟹、螺貝、海藻和魚苗。千萬年來,大海將無數的生物帶到三貂角海岸,駐留在海陸之間的潮間帶。自古以來,人類從海洋學習智慧,成為生活所需,潮流的起落、與洋流的變遷,提供航海與生活的訊息。直到今日,唯有掌握到海洋智慧的訪客,才能接觸到最豐富的海洋生命視覺饗宴。

然而,隨著都市居民渴望親近海洋,三貂角迎來越來越多遊客。假日潮間帶常擠滿人群,遊客為了尋找小生物,會翻動石頭、踩踏潮池,甚至隨手帶走螺貝或蝦蟹。這些看似微小的行為,卻對脆弱的潮間帶造成長遠影響:藻類群落減少,軟體動物數量銳減,許多棲息在縫隙與潮池中的小生物因此失去庇護所。再加上垃圾丟棄、焚火、營火與塑膠污染,這片曾經生機勃勃的海岸,開始顯露出疲態。

在地居民最先感受到變化,相較過去豐富的海洋生物數量,取代的是假日蜂擁而至的人潮。面對這樣的挑戰,2019 年成立的「新北市三貂角文化發展協會」決定行動。他們不僅要守護環境,也希望保存漁村的文化記憶。但僅有倡議是不夠的,要讓政府採取公權力的介入,如劃設海洋保護區,就需要科學數據的支持,說服政府保育生物多樣性,這也正是公民科學進入三貂角的契機。


上:漲潮時的海蝕平臺/下:水面下的海洋生物多樣性

▎公民科學的智慧:海洋研究方興未艾的新領域

潮間帶多樣化的海洋生物,往往蘊含著生命科學的寶藏。常常來造訪者,就有機會發現新的物種。筆者曾親身經歷過,透過長時間在野外觀察,命名了一種新的扁蟲物種——馬崗偽角海扁蟲(Pseudoceros magandensis)。眾多遊客頻繁的造訪,固然對環境會形成壓力,但如果能夠將此壓力轉化成科學的紀錄活動,將能彌補研究者因經費有限,而難以頻繁造訪的侷限。近幾年來,大量公民參與的公民科學(Citizen Science),成為研究海洋生態的利器。現代人幾乎人手一機,鏡頭無所不在,因此將對生物捕獵的行為轉化為科學紀錄活動,將帶給科學研究不同以往的可能性。不同於傳統的科學調查僅依賴學者與研究機構,公民科學強調社區參與和公民之間的開放合作。在三貂角,公民科學行動從簡單的調查協議(survey protocol,指的是執行調查時應遵循的一套標準化程序和指南)訓練開始,學習如何在潮間帶以科學化的方法紀錄海洋生物多樣性。


馬崗海蝕平臺新發表的馬崗偽角海扁蟲(Pseudoceros magandensis

然而,挑戰也隨之而來。由於每個人學習和觀察成效不一致,可能導致資料品質參差不齊。例如:拍攝的影像,沒有拍到特徵,難以判斷物種。且大量資料累積下來,需要龐大人力整理與標記。這些困難讓人意識到,單靠人力難以應對長時間的海洋生物多樣性監測。此時,人工智慧(Artificial Intelligence,AI)的加入,便為公民科學開啟了新的可能。


▎辨識學習的好助手—AI影像辨識

在生態保育上,AI 同樣展現巨大潛力。以 YOLO(You Only Look Once)演算法為例,這是一種能即時進行物件偵測的技術。當志工拍下一張潮池的生態照片,AI可自動辨識並框選影像中所有可辨識的海洋生物種類,進一步判別不同物種,如寄居蟹、螺類或海兔等。

在筆者於小琉球的綠蠵龜研究中,研究團隊花費數年時間蒐集野生綠蠵龜的影像資料,並以此訓練 YOLO 影像辨識模型,用以區分不同年齡層的個體。目前該模型已成功部署於線上平台,並與當地生態嚮導合作,讓遊客能上傳照片,即時獲得辨識結果,在提升遊憩互動樂趣的同時,也促進大眾對海洋生物的理解與關注。此經驗同樣被引入三貂角的潮間帶調查,但做了改進,研究團隊先蒐集少量野外拍攝、欲辨識的海洋生物影像,建立初步影像庫訓練 AI。這個短時間內訓練出的初始模型,可供受過培訓的公民科學家在現場運用,協助尋找目標海洋生物,並持續累積影像資料。此外,AI 還能作為「品質把關員」,檢視AI數據的訓練後的準確度,比對志工紀錄與實際影像,並幫助改進調查協議。

更重要的是,公民科學家們與AI兩者都具有「學習」的能力。AI辨識工具會給予新手和老手公民科學家一個具體的學習目標;而隨著公民科學家不斷上傳新的欲辨識影像,亦可用來訓練AI模型,使其越來越精準。這種不斷迭代的過程,讓 AI 不只是輔助工具,更成為公民科學家群共同建構出的「智慧夥伴」。而越來越聰明的AI,不單帶來公民科學家持續探索紀錄後的成就感,也能快速激發新一批公民科學家的參與興趣。於是,在三貂角逐漸形成一種新模式——「混合智慧」(Hybrid Intelligence),也就是公民科學家集體智慧與人工智慧的協同合作。


在觀察海兔的過程中,公民科學家順利透過AI進行辨識。

▎混合智慧:教育、行為與科學的三重轉變

三貂角混合智慧的案例,展現出三方面的力量。首先是教育的力量。當志工或遊客拍下的照片能被 AI 成功辨識,這會帶來成就感,並激發想了解更多海洋生物知識的慾望。這種即時互動的學習過程,不僅提升了參與感,也讓環境教育更具吸引力。學校老師甚至開始帶學生參與,讓課堂從教室延伸到現場的探索。

其次是改變行為的力量。過去遊客常因好奇而隨意觸碰或帶走生物,如今透過 AI 應用,他們能在手機上直接得到答案,不再需要用「抓」來認識自然。這不僅減少海洋生物受到干擾的風險,也培養了「只看不拿」的生態旅遊文化。隨著更多人意識到保護生物多樣性的重要性,潮間帶逐漸成為一個讓人學習尊重海洋生物的空間。

第三是科學貢獻的力量。AI 整理後的數據具備更高的準確性,可以直接提供給政府與學術機構,作為設立海洋保護區的依據。這讓參與者的努力不再只是「倡議」,而是轉化為具體的政策工具。換言之,混合智慧讓社區不只是被動接受政策,而是能主動參與科學研究與資源管理的制定。

這三種力量彼此交織,讓三貂角不僅僅是一個地方的案例,而是一個示範:當科技與社群合作時,生態保護可以同時兼顧教育、文化與政策,形成一個不斷增強的智慧與行動循環。


AI辨識成年的綠蠵龜


▎從地方到全球:永續的未來藍圖

三貂角的潮間帶不單是海洋生物多樣性的寶地,更成為一個智慧、文化與教育的場域。公民在大海的觀察經驗、公民的海洋教室、遊客的探索樂趣,都在這片岩岸交會。

這種模式同時呼應了聯合國永續發展目標(Sustainable Development Goals,SDGs)(註1)。在經濟層面,支持了永續發展目標8(SDGs8)「良好工作與經濟成長」,因為永續的生態旅遊能替代過度捕撈,對當地社區帶來新的收入來源。在社會層面,實踐了目標12(SDGs12)「責任消費與生產」,因為唯有當遊客學會尊重自然,才能避免過度干擾。在環境層面,它推進了目標14(SDGs14)「保育海洋生態」,透過持續的科學觀察數據,將能支持海洋保護區(Marine Protect Area, MPA)的管理,確保生物多樣性得以延續。

更值得注意的是,三貂角的經驗並非孤立。全球許多地區也在嘗試類似的方法,例如澳洲大堡礁利用公民科學監測珊瑚白化、歐洲沿海社區透過 AI 辨識塑膠垃圾分布、地中海地區則用志工網路追蹤海草床變化。三貂角的故事,正與世界各地的努力互相呼應,形成一個跨越國界的「公民科學+人工智慧」網絡。

想像有一天,遊客到了海邊,只要打開手機 App,就能即時辨識與學習眼前的潮池生物,並將照片與地點上傳到全球資料庫,與其他地區的數據串連。研究者能即時掌握生物多樣性變化,政府能迅速調整政策,社區居民也能藉此證明保護的必要。這將會是一種跨越地方與國際的合作,共同守護人類賴以生存的海洋。


註釋

註1:想進一步了解聯合國提出的17項永續發展目標,可掃描 QR Code 閱讀相關內容

參考文章

  • Chen, V. Y., Wu, Y.-W., Hu, C.-W., Han, Y.-S., (2024) Enhancing green sea turtle (Chelonia mydas) conservation for tourists at Little Liuqiu island, Taiwan: Application of deep learning algorithms Ocean Coast Manag., 262 (2024), Article 107111 https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2024.107111
  • Pseudoceros magandensis: a new species of pseudo flatworm (Platyhelminthes: Polycladida) from Taiwan (2016) Platax Vol.13
  • Vincent Y. Chen, Day-Jye Lu and Yu-San Han (2024) Hybrid Intelligence for Marine Biodiversity: Integrating Citizen Science with AI for Enhanced Intertidal Conservation Efforts at Cape Santiago, Taiwan. Sustainability 2024, 16(1), 454.
  • 李壬癸《台灣南島民族的族群與遷徙(增訂新版)》(2011)前衛出版社,臺北。
  • 陳楊文 《Formosa 海平面下 (2012)》山岳出版社,臺北。
  • 陳楊文 《一個潮池的秘密(2011)》行人文化出版公司,臺北。


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