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全球老虎日 | 與盜獵者博弈
2024老虎日首章。
野生虎 ? Richard B / WWF-UK
策略桌游是時(shí)下流行的一種社交方式，閑暇之余三五成群，一次酣暢淋漓的對(duì)抗總令人難忘。
從簡(jiǎn)單的“飛行棋”到復(fù)雜的“方舟動(dòng)物園”，這些游戲要求在有限的資源和復(fù)雜的規(guī)則下，做出最優(yōu)的決策。我們需要觀察對(duì)手的動(dòng)向，預(yù)測(cè)他人的行動(dòng)，制定自己的策略，在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。這種思維方式不僅僅適用于游戲，在現(xiàn)實(shí)生活中也同樣重要。
實(shí)際上，保護(hù)野生動(dòng)物免受盜獵的威脅也是一場(chǎng)充滿危險(xiǎn)的策略游戲。
在這場(chǎng)游戲中，巡護(hù)員和盜獵者成為了雙方玩家。盜獵者利用各種手段和策略躲避巡護(hù)，而巡護(hù)員則需要預(yù)見盜獵者的動(dòng)向，以最大限度地保護(hù)野生動(dòng)物。我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中也可以利用一定的策略來優(yōu)化巡護(hù)管理，提高巡護(hù)效率。
日常巡護(hù) ? Liu Guoqing 琿春市林業(yè)局
巡護(hù)和盜獵的博弈
中國(guó)東北虎棲息地內(nèi)的一些林場(chǎng)正面臨著盜獵的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在冬季，每年林場(chǎng)的巡護(hù)員都會(huì)在山上發(fā)現(xiàn)不同種類的盜獵工具（例如一些新獵套和老舊獵套），這些盜獵工具對(duì)野生動(dòng)物的生存造成了威脅。
獵套 ? WWF
然而，我們林場(chǎng)的專業(yè)巡護(hù)員數(shù)量有限，無法在所有區(qū)域都進(jìn)行高頻次的巡護(hù)，這種現(xiàn)象是一個(gè)全球普遍的問題。題目為《自然保護(hù)地員工和巡護(hù)員數(shù)量不足以滿足全球保護(hù)的需求》(Protected area personnel and ranger numbers are insufficient to deliver global expectations) 的報(bào)告指出：
“到2020年，全球《生物多樣性公約》中期望的自然保護(hù)地空間覆蓋面積已基本上達(dá)到要求，但自然保護(hù)地的管理成效或效率仍然不足。人員不足是造成自然保護(hù)地管理成效低下的主要因素，但尚未數(shù)字化。我們估計(jì)了176個(gè)國(guó)家和地區(qū)自然保護(hù)地的人員數(shù)量，最多為555,000人（1人/37平方公里），其中包括286,000名巡護(hù)員（1人/72平方公里），遠(yuǎn)低于《公約》中要求的人員密度。
到2030年，全球自然保護(hù)地的覆蓋面積將擴(kuò)大到30%，并采取基于區(qū)域的有效保護(hù)措施，以更好的保護(hù)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能。我們估計(jì)有效的自然保護(hù)地管理體系將需要人員約300萬人（1人/13平方公里），包括150萬巡護(hù)員或同樣職責(zé)的人員（1人/26平方公里），同時(shí)有效、公平和可持續(xù)的自然保護(hù)地管理也需要改善資金、工作環(huán)境和能力。”
清理獵套 ? Li Gang
智慧巡護(hù)管理策略
為了更好地優(yōu)化巡護(hù)工作，我們?cè)谶^去3年與合作伙伴們開展了“智慧巡護(hù)管理策略”試點(diǎn)項(xiàng)目（前身為SAMAP），利用網(wǎng)格化管理和監(jiān)督機(jī)制，將保護(hù)區(qū)域（林場(chǎng)）沿道路劃分成多個(gè)目標(biāo)網(wǎng)格。每個(gè)網(wǎng)格被分配了不同的網(wǎng)格巡護(hù)員，他們由當(dāng)?shù)匮沧o(hù)員、社區(qū)志愿者及執(zhí)法人員組成。并按要求在指定網(wǎng)格完成相關(guān)巡護(hù)行動(dòng)，查看是否發(fā)生盜獵行為。
某區(qū)域網(wǎng)格化管理中網(wǎng)格員巡護(hù)點(diǎn)位圖 ? WWF
這些網(wǎng)格員的工作能夠形成互補(bǔ)：巡護(hù)網(wǎng)格員更加專業(yè)，可以有計(jì)劃地覆蓋多個(gè)網(wǎng)格，但人手有限；社區(qū)網(wǎng)格員雖然沒有巡護(hù)員的專業(yè)能力強(qiáng)，且一般只能在一到兩個(gè)固定網(wǎng)格打卡，但能一定程度上彌補(bǔ)巡護(hù)員數(shù)量的不足。
SAMAP巡護(hù) ? CX
今年，我們成立了人工智能項(xiàng)目小組共同探究如何更好地分配巡護(hù)網(wǎng)格員和社區(qū)網(wǎng)格員的工作，以提升巡護(hù)管理效能。項(xiàng)目小組成員還包括來自卡耐基梅隆大學(xué)的方飛教授、上海交通大學(xué)的吳雨菲、清華大學(xué)的徐翊軒及黑龍江省自然與生態(tài)研究所的朱世兵博士。
那么如何更有策略地分配巡護(hù)網(wǎng)格員和社區(qū)網(wǎng)格員的工作，以提升巡護(hù)管理效能呢？
我們將這個(gè)問題建模為一個(gè)安全博弈模型，就像我們玩剪刀石頭布時(shí)需要分析對(duì)手可能出的招數(shù)一樣。
“博弈論是跟決策制定過程相關(guān)的理論。它關(guān)注一個(gè)人應(yīng)該如何制定決策，或者至少是如何制定決策的。你每天都會(huì)做出一大堆決定。其中一些是有深層思考的，其余幾乎都是自動(dòng)地。你的決策都和你的目標(biāo)聯(lián)系在一起——如果你清楚每一個(gè)選擇的結(jié)果，那決策是很容易的。你只需要決定你希望去到哪，然后選擇相應(yīng)的路徑就能去到那里了。當(dāng)你腦子里想著（你的目標(biāo)）要進(jìn)電梯去到某一層樓時(shí)，你就會(huì)按下相應(yīng)樓層的按鍵（你的一種決策）?！?/p>
Morton D. Davis, Game Theory: A Nontechnical Introduction (Mineola: Dover Publications, 1970), p. 3.
在這個(gè)問題里， 偷獵者需要分析巡護(hù)員的巡護(hù)策略，選擇放置獵套的位置以避免被巡護(hù)員發(fā)現(xiàn)并成功捕獵，而巡護(hù)網(wǎng)格員和社區(qū)網(wǎng)格員需要決定去哪里巡護(hù)以減少盜獵的成功率，同時(shí)考慮盜獵者可能放置獵套的策略。
在這個(gè)模型下，項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的算法，來計(jì)算出不同網(wǎng)格員的最佳策略，即每個(gè)網(wǎng)格應(yīng)該分配多少巡護(hù)網(wǎng)格員和社區(qū)網(wǎng)格員，每個(gè)網(wǎng)格員又應(yīng)該在哪個(gè)網(wǎng)格投入更多的巡護(hù)力度。
網(wǎng)格員分配示意圖 ? WWF
假設(shè)一個(gè)林場(chǎng)只有3個(gè)網(wǎng)格，我們有2個(gè)巡護(hù)網(wǎng)格員和3個(gè)社區(qū)網(wǎng)格員。2號(hào)網(wǎng)格的野生動(dòng)物足跡較多，而3號(hào)網(wǎng)格的較少?？赡芪覀兊哪Ｐ秃陀?jì)算會(huì)告訴我們，最優(yōu)巡護(hù)策略是讓巡護(hù)員們花少部分時(shí)間在1號(hào)網(wǎng)格進(jìn)行巡護(hù)，大部分時(shí)間在2號(hào)網(wǎng)格進(jìn)行巡護(hù)（巡護(hù)時(shí)間分配由指示箭頭的粗細(xì)來表示）。為了補(bǔ)充巡護(hù)網(wǎng)格員的工作，我們可以讓兩個(gè)社區(qū)網(wǎng)格員去1號(hào)網(wǎng)格巡護(hù)，一個(gè)社區(qū)網(wǎng)格員去3號(hào)網(wǎng)格巡護(hù)，從而提升整體的巡護(hù)效果。
日常巡護(hù) ? CX
網(wǎng)格化管理為智慧巡護(hù)管理提供了
更多的可能
首先野生動(dòng)物為了生存，會(huì)利用周圍的水源和食源，坡度、溫度及隱蔽性也會(huì)影響它們的分布。盜獵者尾隨在獵物身后，他們更善于利用設(shè)施和工具來捕捉獵物，雖然行蹤狡猾隱蔽，但我們可以通過野生動(dòng)物的這些行為特點(diǎn)和環(huán)境來預(yù)測(cè)盜獵者的行動(dòng)。
盜獵成本是盜獵者策略中的重要一環(huán)，盜獵者通常來自森林周邊社區(qū)，主要道路交通便利，所以道路兩側(cè)是他們行動(dòng)的高發(fā)區(qū)域。
東北虎 ? 東北虎豹國(guó)家公園管理局
沿道路設(shè)置的網(wǎng)格，構(gòu)成了數(shù)據(jù)共享的平臺(tái)，巡護(hù)網(wǎng)格員、社區(qū)網(wǎng)格員還有執(zhí)法網(wǎng)格員的工作和成效可以得到系統(tǒng)的量化，并且在人員短缺的情況下優(yōu)化了巡護(hù)重點(diǎn)區(qū)域，這種新的策略加強(qiáng)了不同主體之間的多元聯(lián)動(dòng)。
當(dāng)我們架構(gòu)好新的巡護(hù)管理體系，接下來就是與盜獵者之間的博弈。
東北虎棲息地某區(qū)域智慧巡護(hù)評(píng)估示意圖 ? WWF
延伸閱讀：關(guān)于盜獵和反盜獵定義的思考
法律和政策為野生動(dòng)物保護(hù)提供了保障，明確了哪些物種在哪一片區(qū)域得到了強(qiáng)有力的保護(hù)。例如人們將“非法射殺、捕捉或獲取在特定保留或禁止這些行為的土地上的動(dòng)植物”視為非法行為，即盜獵。
在過去一段時(shí)間內(nèi)，反盜獵一詞提供了一個(gè)術(shù)語環(huán)境，這對(duì)于合作伙伴之間的溝通是非常有效的，它簡(jiǎn)單明確了我們保護(hù)野生動(dòng)物的目的，展示了巡護(hù)和巡護(hù)員對(duì)于打擊盜獵的力量和決心。
但隨著我們對(duì)不同地區(qū)文化和歷史的不斷認(rèn)知，理解違法行為與巡護(hù)，巡護(hù)與社區(qū)，巡護(hù)與生態(tài)之間關(guān)系后。對(duì)于巡護(hù)與盜獵簡(jiǎn)單對(duì)抗的描述有可能會(huì)影響我們的保護(hù)成果。
更全面的理解和策略才會(huì)讓我們進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。
日常巡護(hù) ? CX
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WWF人工智能項(xiàng)目小組部分成員介紹
項(xiàng)目成員：吳雨菲 上海交通大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（IEEE試點(diǎn)班）
指導(dǎo)老師：方飛博士，畢業(yè)于南加州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，曾任哈佛大學(xué)計(jì)算與社會(huì)研究中心 (CRCS) 的博士后研究員，現(xiàn)任卡耐基梅隆計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院軟件與社會(huì)系統(tǒng)系副教授。 研究領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄芎投嘀悄荏w系統(tǒng)，重點(diǎn)是將機(jī)器學(xué)習(xí)與博弈論相結(jié)合。曾獲2021年IJCAI（國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議）計(jì)算機(jī)與思想獎(jiǎng)，2022年斯隆研究獎(jiǎng)，2023年艾倫紐厄爾杰出研究獎(jiǎng)。
作者：劉鐸
排版：石文迪
參考文獻(xiàn)
Morton D. Davis, Game Theory: A Nontechnical Introduction (Mineola: Dover Publications, 1970), p. 3.
Michael R. Appleton et al. Protected area personnel and ranger numbers are insufficient to deliver global expectations. https://doi.org/10.1038/s41893-022-00970-0
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