iPhone 13 Pro уже в продаже
Пространство возможностей
ООО «Портативная техника», юр.адрес: 190031, Санкт-Петербург, наб. реки Фонтанки, д.109, литер А, пом. 13Н, ОГРН № 1057811930296
{"id":6543,"title":"\u041a\u0430\u043a \u043d\u0430 \u0441\u0442\u0430\u0440\u0442\u0435 \u0431\u0438\u0437\u043d\u0435\u0441\u0430 \u043d\u0435 \u0443\u0442\u043e\u043d\u0443\u0442\u044c \u0432 \u043e\u043c\u0443\u0442\u0435 \u043d\u0435\u043e\u0442\u043b\u043e\u0436\u043d\u044b\u0445 \u0434\u0435\u043b","url":"\/redirect?component=advertising&id=6543&url=https:\/\/vc.ru\/promo\/290554-tysyacha-i-odna-zadacha-kak-na-starte-biznesa-ne-utonut-v-omute-neotlozhnyh-del&placeBit=1&hash=06bd19bac10eff65d557e51eff7ad526506f48be933870c667bd0bcd7a476220","isPaidAndBannersEnabled":false}
Machine learning
Yandex.Cloud

Как нейросеть будет отслеживать состояние Байкала

Рассказываем, зачем ученые НИИ биологии ИГУ совместно со специалистами Yandex.Cloud и Maritime AI ищут в водах Байкала микроскопических рачков и как мониторинг может помочь сохранить экосистему озера.

Эндемики как живой фильтр озера

В Байкале жизнь кипит во всей толще вод – и на мелководье, и на глубинах больше 1,5 километров. Это возможно благодаря уникальной насыщенности воды кислородом даже на больших глубинах. 2/3 видов, живущих в озере – эндемики, то есть живые организмы, которые обитают в единственном месте на планете. Среди них байкальская нерпа, омуль, голомянка, пресноводные губки, рачки-амфиподы и рачки-изоподы. Байкал обладает уникальной способностью самоочистки, прежде всего благодаря самым маленьким своим обитателям — фито- и зоопланктону.

Важнейший эндемик озера – веслоногий рачок эпишура, размером всего в 1,5 мм. Он образует до 80% зоопланктона и является живым фильтром озера, пропуская через себя воду и очищая ее. Несмотря на свои микроскопические размеры, каждая эпишура способна профильтровать стакан воды в сутки, а в год очистить 15 м³ воды. Кроме того, им питаются другие обитатели водоема. Количество таких эндемиков - по сути фундамент всей экосистемы Байкала.

Из архива НИИ биологии ИГУ Максим Тимофеев

Что такое проект «Точка №1»

Отслеживание изменений состояния фито- и зоопланктона - одна из ключевых задач программы мониторинга «Точка №1». Она была запущена в феврале 1945 года известным исследователем озера Байкал профессором Михаилом Кожовым. Кстати, «Точка №1» внесена в Книгу рекордов России как самый длительный проект регулярного экологического мониторинга в истории науки.

В рамках проекта непрерывно ведутся отборы проб планктона и замеры показателей состояния толщи воды, а собранные данные заносятся в единую базу. Реализацией программы занимается НИИ биологии Иркутского Государственного Университета при поддержке Минобрнауки и Фонда “Озеро Байкал”. Уже накоплено более 5 миллионов записей, отражающих еженедельное состояние экосистемы.

Из архива НИИ биологии ИГУ

Мониторинг толщи воды учитывает несколько параметров. Прежде всего ученые исследует фитопланктон, которым питается зоопланктон, и самих микроскопических рачков. Пробы отбираются с помощью закрывающейся сети Джеди, специального оборудования по ловле планктонов, на глубинах 0-10, 10-25, 25-50, 50-100, 100-150, 150-250 м. Их обрабатывают формалином, отстаивают в течение 7 дней, затем концентрируют в объёме 100-150 мл. После этого в лаборатории ученые с помощью микроскопа вручную исследуют пробы, учитывая количество фитопланктона и зоопланктона, его видовой состав. Это сложная задача, так как существует 774 полных формы рачков: различают разные возрастные группы, самцов и самок.

Затем данные заносятся в карточки, а оттуда – в базу данных. Мониторинг первых звеньев экосистемы Байкала на коротких отрезках времени позволяет увидеть сезонные и погодные колебания, а на основе продолжительного ряда наблюдений становятся ясны закономерности и влияние глобальных экологических процессов на экосистему озера. Кроме того, оценка планктонного сообщества дает важную информацию о состоянии более высоких звеньев пищевых цепочек. Так, уменьшение концентрации эпишуры в пробах свидетельствует о повышении риска для популяции голомянки и омуля, которые ей питаются, а как следствие, и для нерпы.

Из архива НИИ биологии ИГУ

Также проводятся замеры прозрачности и температуры озера на поверхности и на разных глубинах. Эти параметры позволяют спрогнозировать как поведут себя обитатели озера, например увеличение или уменьшение популяций и появление чужеродных видов.

Зачем биологам ML-алгоритмы и облачная инфраструктура

«Точка №1» существует уже более 75 лет, все эти годы анализ проб производится вручную. Этот процесс трудоемкий и должен выполняться высококвалифицированными токсономистами.

Создание алгоритма классификации проб планктона позволит решить проблемы в развитии системы мониторинга «Точка №1». В первую очередь, это процесс передачи знаний и экспертизы. Сейчас уходят на пенсию специалисты, которые, благодаря десятилетиям работы, обладают уникальными знаниями и опытом в распознавании нескольких сотен видов фито- и зоопланктона, в том числе эндемиков, которые не обитают нигде кроме Байкала. Автоматизированная система распознавания проб станет универсальным ассистентом в определении видов планктона, что позволит любому выпускнику биологической специальности участвовать в проекте.

Подготовка специалиста, способного к идентификации отдельных видов, занимает десятилетия. И такие специалисты - штучный товар. Невозможно, даже имея базовое биологическое образование, прийти и начать сразу идентифицировать 400 видов планктонных организмов. Этому нужно долго учиться.

Максим Тимофеев
Директор НИИ биологии Иркутского государственного университета

Также разработанный алгоритм должен значительно увеличить скорость работы команды биологов, так как в год анализируется порядка 5 миллионов проб, а на распознавание у человека уходят десятки секунд, алгоритм же способен сделать это за миллисекунды.

Сейчас пробы берутся в единственной точке на озере, хотя до 90-х годов велись регулярные наблюдения по сети станций вокруг Байкала. Использование облачных технологий позволит масштабировать проект и открывать дополнительные точки мониторинга в будущем, например, в районах массового развития туризма или в окрестностях крупных городов, стоков промышленных производств. При этом точка №1 станет референсной точкой сравнения, поскольку в районе ее расположения антропогенный фактор минимален. Можно будет сравнивать состояние разных районов экосистемы Байкал с «эталонной» системой в районе Точки. Сейчас это очень время- и трудозатратная работа, которую силами специалистов института выполнить попросту невозможно.

Из архива НИИ биологии ИГУ

В работе над созданием алгоритма принимают участие специалисты НИИ биологии Иркутского государственного университета, разработчики моделей искусственного интеллекта для изучения морских экосистем MaritimeAI, команда облачной платформы Yandex.Cloud и Фонда поддержки прикладных экологических разработок и исследований "Озеро Байкал".

Как будет реализован проект

Реализация проекта проходит в два этапа. На первом команда Maritime AI развернула в облачной среде инфраструктуру, создала бэкенд и пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс позволяет сотрудникам НИИ биологии ИГУ самостоятельно дообучать алгоритм и контролировать качество его работы.

На втором этапе создаются алгоритмы для автоматического анализа. Сейчас идет активное обучение модели на тестовом датасете. Рабочий набор данных будет пополняться изображениями проб, которые захватываются напрямую с микроскопа. Первый прототип, который сможет самостоятельно в рабочем режиме распознавать несколько видов, будет представлен в июле этого года. Дальнейшее обучение модели для распознавания всех видов зоопланктона займет около года, так как необходимо учесть сезонность жизни зоопланктона. Техническая сложность классификации в том, что на изображениях пробы рачки могут быть боком, друг на друге, может быть видна только часть животного. Также всегда есть вероятность обнаружения экземпляров, которые раньше не встречались в системе, например видов-вселенцев, нехарактерных для экосистемы Байкала.

Несмотря на то, что Байкал является объектом всемирного природного наследия ЮНЕСКО и охраняется федеральным законом, политические, экономические и социальные факторы приводят к масштабным природным последствиям. Они сказываются на качестве и уровне воды, устойчивости прибрежных районов, биоразнообразии.

Так, согласно международному отчету «State of the Climate 2019», который содержит в том числе и данные мониторинга Байкала, озеро характеризуется выраженным трендом повышения поверхностной температуры воды. По мнению ученых НИИ биологии ИГУ это может привести к гибели живущих в нем холодолюбивых видов организмов и массовому распространению нетипичных видов водорослей и животных, которые могут вытеснять эндемичные виды.

В этих условиях мониторинг экосистемы одна из важнейших задач, так как он позволяет наблюдать за долгосрочными тенденциями и планировать меры по улучшению состояния среды на основе накопленных данных, а не предположений. Развитие проекта «Точка №1» может помочь сохранить уникальное, самое глубокое озеро на планете, содержащее 20% мировых запасов озерной пресной воды.

Подписывайтесь на блог Yandex.Cloud, чтобы узнавать еще больше новостей и историй об IT и бизнесе.

Другие истории, которые активно читают наши подписчики:

{ "author_name": "Yandex.Cloud", "author_type": "editor", "tags": [], "comments": 0, "likes": 13, "favorites": 8, "is_advertisement": false, "subsite_label": "ml", "id": 268035, "is_wide": true, "is_ugc": false, "date": "Fri, 09 Jul 2021 13:32:45 +0300", "is_special": false }
0
0 комментариев
Популярные
По порядку
Читать все 0 комментариев
Готовы выбрать победителя премии «Экспортер года eBay — 2021»?
Увидеть первые Apple, сделать копию на ксероксе и потрогать мышку: как в Минске-88 прошла выставка «Информатика в США» Статьи редакции

Выставка стала потрясением для жителей: это было похоже на фильм «Назад в будущее», который на выставке тоже показывали, рассказывает dev.by. Издание поговорило с экс-гидом той выставки и минчанами, которые до сих пор хранят значки с её логотипом.

Прошел финал программы скаутинга в киберспорте Winstrike

Итоги программы Winstrike Scouting powered by UltraGear

Как испортить лучшую систему комментариев в рунете на примере vc.ru

Иногда мне кажется, на vc.ru идёт прогресс дизайна ради дизайна, а не ради прогресса. Вот и до комментариев добрались.

Хомяк-криптотрейдер заработал 30% за три месяца в «клетке для торговли» — обойдя Уоррена Баффета и S&P 500 Статьи редакции

Мистер Гокс занимается торговлей криптовалютой с 12 июня.

Жизнь и удаленная работа во Вьетнаме: почему работать со сдвигом на 4 часа — это хорошо

Чтобы разобраться, как живется во Вьетнаме на самом деле, мы пообщались с аналитиком, которая с 2013 года живет здесь с супругом и не собирается никуда уезжать. Она расскажет, какие тут на самом деле цены, как обстоят дела с развлечениями и медициной и в чем главное отличие Вьетнама от других стран Юго-Восточной Азии.

Quick FAQ: Осенняя хандра и то, как её победить

Привет! Это Дмитрий, автор канала «Ноотропы и разгон мозга» и сегодня я хочу поговорить с вами о том, что называют «осенняя хандра» или по-научному — Seasonal Affective Disorder (сезонное аффективное расстройство).

Я скрестил «Трибуну» и Product Hunt

Теперь вы никогда не пропустите самые перспективные русскоязычные стартапы.

Как мы проводили командную ретроспективу в Minecraft

Рассказываем историю, на что стоит обратить внимание при проведении командного мероприятия в игре Minecraft, какие грабли могут быть, как организовать онлайн- и офлайн-участие.

Нужны ли в России сити-фермы

И появятся ли грядки на крышах пятиэтажек.

re-thinkingthefuture.com
Как традиционному малому бизнесу превратиться в стартап: план действий

Сейчас в России предприниматели переходят из традиционного малого бизнеса в стартапы очень редко — меньше чем в 0,02% случаев. Это не больше 1 000 стартапов из около 6 млн предприятий малого бизнеса. Поговорим о том, что мешает предпринимателям и как действовать, если есть желание создать стартап.

null