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當野生猴子遇上AI:哥斯大黎加森林中的認知實驗

環境資訊中心

更新於 09月01日07:31 • 發布於 09月01日06:20 • 曹可芝、陳文姿、環境資訊中心綜合外電

2025年夏天,哥斯大黎加西北的塔沃加森林保護區(Taboga Forest Reserve),一隻白面捲尾猴(capuchin monkey)遇上了奇怪的裝置:一塊15吋觸控螢幕,鑲在木框裡。牠東戳戳、西碰碰,手指偶然落在螢幕上⋯⋯一片香蕉乾掉進下方托盤。

沒多久牠學會了新規則──碰螢幕,就有香蕉乾。

研究團隊用一台低階筆電,替野生捲尾猴設計了一場智力與認知的實驗。這項刊登於《美國靈長類學期刊》(American Journal of Primatology)的研究,開啟了評估與監測野外靈長類認知的新方法。不過,把AI帶進田野,也引發新的疑慮。

野生靈長類的真實反映

CapuchinAI由美國埃默里大學(Emory University)與喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)共同開發,以AI辨識即時偵測捲尾猴出現,當猴子完成一項簡單任務,就會得到獎賞。

這個系統要解決的,是靈長類認知研究長年的兩難:實驗室條件可控,但動物脫離自然環境,結果可能失真;野外實驗有真實的社會與生態脈絡,卻極難控制。

「靈長類大腦不是在實驗室裡演化出來的,而是在複雜、充滿競爭的環境裡。」論文作者之一、埃默里大學人類學助理教授貝尼特斯(Marcela Benítez)說,而野外研究說起來容易,做起來難。

先教CapuchinAI認猴子

研究捲尾猴的學習前,團隊首先要教會CapuchinAI正確辨識目標猴子。團隊先以開源模型YOLO建立一個在筆電就能執行的程式,再用六隻捲尾猴的高畫質影像進行臉部辨識訓練,並找來大學生替上千張影像標註猴臉。

第一作者、埃默里大學博士生巴爾加斯(Federico Sánchez Vargas)念的是演化生物學與心理學,不擅長寫程式,但他用Python把臉部辨識模型修改成辨識「這是不是捲尾猴」的工具,好讓webcam錄下更多互動影像。

CapuchinAI的程式能在樹莓派(Raspberry Pi)上執行。樹莓派是非營利組織開發的教育用、低價電腦,僅約半個iPhone大小,一組輕便電池便可撐上八小時。外殼則是貝尼特斯和巴爾加斯在車庫、用居家修繕賣場買來的松木板和防水膠釘出來的,約20吋高;給猴子食物的分配器則是用3D列印製作。

研究團隊貝尼特斯、 巴爾加斯等人前往田野進行實驗。圖片來源:Capuchinos de Taboga project
在研究野生捲尾猴之前,團隊須先訓練AI辨識捲尾猴。圖片來源:擷取自影片,Capuchinos de Taboga project提供

猴子認知大考驗

實地剛開始的測試並不順利:頭兩天一隻猴子也沒出現。「我當時就像個典型第一次做研究的博士生,在那邊咬指甲,」巴爾加斯告訴《紐約時報》說。

第三天,一隻公猴被香蕉乾的氣味吸引,爬上木箱拍打箱身,之後陸續有猴子加入。最後,總共有16隻探索或操作過裝置,其中10隻學會觸碰螢幕換取食物,八隻似乎留下這項「技能」的記憶。

個體差異頗爲顯著:有些猴子從來沒想到要碰螢幕;有猴子用嘴探索,等於「親」了螢幕;還有一批後進者,在旁看同伴操作,等摸清機制才靠近。

團隊在今年夏天部署新版本,CapuchinAI不只要辨識「這是不是捲尾猴」,還要區分不同的個體。先前以較小樣本模型測試時,個體辨識準確率可超過97%。

猴子的任務也進階了,牠們要挑戰整套認知測驗:按下綠色方塊有獎、紅色方塊無獎,這是要測試衝動控制(impulse control)。有的時候,會把規則反轉來,以測試認知彈性(cognitive flexibility),考驗猴子在環境變化是否有解決問題的能力。系統會記住每隻猴子上次做到哪,下次接續,並設有單次獎勵上限,防止強勢個體霸占餵食平台。

當AI進入研究領域

隨著AI的運用越來越廣,科學家也開始把AI帶進田野。動物行為分析工具DeepLabCut原用於實驗室動物,如今已發展出「DeepWild」,可追蹤野生黑猩猩與倭黑猩猩。非營利組織ProjectCETI則以機器學習解析抹香鯨的語言。

研究過程的資料量遠超過了人力處理的極限時,AI補上了篩選與量化的環節,但質疑隨之而來。

華盛頓州立大學生物化學研究所研究員Gayatri Mishra投書《美國國家科學院院刊》,他直言「生態學尚未準備好迎接AI」,理由是生態資料本身充滿取樣不均與偏誤,AI模型有可能會產出統計數據扎實,但生態學上卻不成立的結論。

貝尼特斯說,她不希望觸控螢幕變成森林裡的常設物,現階段也不會讓裝置完全無人監管。

AI在未來會如何影響生態研究?這一點,現在沒有答案。

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