Нейросеть отличает дикого лосося от выращенного на ферме
Исследование, опубликованное в Biology Methods and Protocols, показывает, что теперь можно отличать дикого лосося от фермерского с помощью глубокого обучения. Это может значительно улучшить стратегии защиты окружающей среды.
Норвегия — дом для крупнейших оставшихся популяций дикого атлантического лосося и один из крупнейших производителей фермерского лосося. Численность дикого лосося в Норвегии сократилась более чем на 50% с 1980-х годов. Сбежавший с ферм лосось — важная причина этого спада.
Ежегодно Норвегия производит более 1.5 млн тонн фермерского лосося, и около 300 000 особей ежегодно сбегают в дикую природу.
Экологические и генетические угрозы
Сбежавший лосось представляет серьёзную экологическую и генетическую угрозу для диких популяций:
- Усиливает конкуренцию за ресурсы (пища, нерестилища).
- Заносит патогены и паразитов (например, морских вшей).
- Генетически отличается от диких популяций. Скрещивание ведёт к генетическим изменениям, снижающим приспособленность дикого лосося.
Генетический анализ показывает, что около двух третей дикого лосося в Норвегии несут генетические признаки скрещивания с фермерским.
Мониторинг и идентификация
Учёные отслеживают сбежавшего лосося с помощью генетического анализа и изучения чешуи. Ручной анализ чешуи — трудоёмкий и дорогой процесс. Отличить дикого лосося можно по рисунку колец на чешуе (аналогично годичным кольцам деревьев):
- Фермерский лосось: кольца регулярные, отражают быстрый и стабильный рост.
- Дикий лосось: кольца с выраженной сезонной изменчивостью из-за колебаний температуры, доступности пищи и миграций.
Разработка и результаты модели глубокого обучения
Для автоматизации идентификации исследователи обучили новую свёрточную нейронную сеть на почти 90 000 изображений чешуи атлантического лосося из Норвежского ветеринарного института и Норвежского института исследований природы. Модель оценивали в сравнении с экспертами-людьми и рыбой известного происхождения.
Модель показала исключительную эффективность, с 95% точностью отличая фермерского лосося от дикого в большинстве рек Норвегии за период с 2009 по 2023 год. Конвейер данных и модель быстро обрабатывают изображения и дают прогнозы с оценкой достоверности.