Ученые запустили нейросеть для оценки состояния Байкала
Уже сейчас нейросеть умеет работать с 70 формами планктона, которые чаще всего встречаются в пробах. Внедрение искусственного интеллекта упростит работу биологов, которые много лет подсчитывали и определяли микроорганизмы вручную.
Наблюдение за экосистемой Байкала, названный «Точка №1», начат еще в 1945 году. Его ведут специалисты НИИ биологии Иркутского государственного университета. Более 75 лет в одной точке озера регулярно берут пробы воды с глубины до 250 метров. Потом ученые анализируют фито- и зоопланктон в пробах и отслеживают, как меняется состав и состояние озера, выделяют климатические тренды. Задействованная нейросеть поможет биологам автоматизировать весь цикл мониторинга и, впоследствии, быстрее получать данные для новых исследований.
Вместе с учеными НИИ нейросеть разрабатывали компания MaritimeAI, команда платформы Yandex Cloud и Фонд поддержки прикладных экологических разработок и исследований «Озеро Байкал».
Биологи предоставили почти 50 тысяч изображений проб, из которых 20 тысяч было использовано для обучения алгоритмов. Теперь изображения проб с микроскопов автоматически передаются в облачную платформу Yandex Cloud. Алгоритм определяет мельчайших рачков, их видовую принадлежность и формирует отчетные карточки. Нейросеть продолжает обучаться в сервисе для разработки и эксплуатации ML-алгоритмов Yandex DataSphere. Разметка данных происходила с помощью краудсорсингового сервиса Толока.
В будущем участники проекта планируют масштабировать мониторинг и отслеживать состояние воды в других точках Байкала. Также разработчики последовательно будут выкладывать в open source технологии, которые используются в проекте. Это поможет разрабатывать собственные системы мониторинга водоемов другим научным группам и институтам по всему миру.
Максим Тимофеев, доктор биологических наук, директор НИИ биологии ИГУ: «В перспективе алгоритм может стать фундаментом национальной или даже глобальной системы мониторинга водоемов. Эта система позволит решать такие задачи, как контроль биологической безопасности и распространения инвазивных видов; экологический контроль состояния водных местообитаний; контроль и прогнозирование продуктивности водоемов для интересов рыборазведения и рыболовства. Также алгоритм можно использовать как инструмент для описания и открытия новых видов».
Алексей Башкеев, генеральный директор облачного провайдера Yandex Cloud: «Научное сообщество и образовательные организации делают все больше открытий в облаке. Одна из приоритетных задач нашей платформы – создать надежный трамплин для легкого использования облачных сервисов в исследовательских проектах. В Yandex Cloud запускали систему мониторинга урожая, создавали алгоритм для беспилотного гоночного болида, исследовали темную материю. Нейросеть для экологического мониторинга Байкала – особый проект и для нас, и для всего сообщества, невероятный по своему масштабу и значимости».
Сергей Орешков, специалист по компьютерному зрению MaritimeAI: «Для нас нейросеть является хорошим примером построения систем поддержки принятия решений и применением ML в области экологии. Хотя внутренние алгоритмы не являются прорывными с точки зрения архитектуры нейронных сетей, их комбинация позволяет решать сложные задачи. Еще один нюанс – постоянно меняющиеся данные. В рамках проекта нам постоянно будут попадаться новые объекты. Благодаря этому наша сеть, ей подобные и в целом подход Active Learning будут получать все более широкое применение».
Евгения Елькина, старший менеджер Фонда поддержки прикладных экологических разработок и исследований «Озеро Байкал»: «Начало работы нейросети – важный шаг в развитии самого длительного проекта по регулярному экологическому мониторингу озера Байкал. Цифровизация проекта стала возможной исключительно благодаря многостороннему партнерству между бизнесом, наукой и гражданским обществом, уникальной экспертизе каждого из вовлеченных участников. Надеемся, что этот кейс внедрения нейросети заложит основу для использования технологии искусственного интеллекта и на других точках экологического мониторинга и популяризирует практику межсекторального сотрудничества в интересах устойчивого развития».
