Умный счётчик насекомых открывает новые возможности для мониторинга природы
Исследователи из Орхусского университета разработали счётчик, который использует ультрафиолетовый свет для привлечения насекомых и регистрирует их с помощью распознавания изображений. Результаты исследования, основанного на искусственном интеллекте и включающего данные о 3938 мотыльках, опубликованы в научном журнале Sensors.
Изобретение может оказать решающее влияние на исследования изменения климата и биоразнообразия.
"Если мы сможем отслеживать развитие популяций мотыльков, мы получим новые знания о том, как изменение климата влияет на нашу природу. Наша технология делает важный шаг к автоматизации очень обширной работы, связанной с подсчётом насекомых", — говорит Ким Бьерге, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Орхусского университета.
Мотыльки — одни из важнейших индикаторов изменения климата и важны для глобального биоразнообразия. Поэтому биологи тратят тысячи часов на ручной подсчёт мотыльков для мониторинга состояния популяций.
Сложность задачи
Проблема в том, что существует более 2400 различных видов только в Дании, что делает подсчёт и определение видов сложной и трудоёмкой задачей.
Сегодня мотыльков ловят в световых ловушках с особым типом яда, а затем мёртвых насекомых изучают по одному под микроскопом в лаборатории.
"Определение вида мотыльков — высокоспециализированная задача. Наша машина может заменить большую часть ручной работы, что позволит проводить гораздо более масштабные исследования. Мы также избегаем необходимости убивать насекомых", — говорит Ким Бьерге.
Машина регистрирует летающих насекомых с помощью камеры, которая с помощью алгоритма не только подсчитывает их, но и мгновенно определяет вид.
Искусственный интеллект и обучение
За счётчиком насекомых и искусственным интеллектом стоит большая междисциплинарная исследовательская работа.
"Самая большая проблема заключалась в том, чтобы обучить нейронную сеть распознавать отдельного мотылька из нескольких тысяч различных видов и гарантировать, что он не будет посчитан более одного раза, если пролетит снова. Конечно, абсолютно важно, чтобы технологию можно было использовать для мониторинга популяций отдельных видов", — объясняет Ким Бьерге.
Исследователи обучили алгоритм в счётчиках насекомых с помощью изображений мотыльков, виды которых уже были определены энтомологами.
Перспективы для мониторинга природы
Интеллектуальный счётчик насекомых может проложить путь к совершенно новой форме мониторинга природы. Многие международные исследовательские группы уже проявили интерес к внедрению этой технологии в рамках своих национальных инициатив по биоразнообразию.
"Использование искусственного интеллекта для мониторинга насекомых открывает большие перспективы. Мы можем изучать виды, не убивая ни одного насекомого, и одновременно получать более точные знания об их местообитаниях, состоянии популяции и уровне активности изо дня в день", — говорит Токе Томас Хёйе, старший исследователь с факультета бионаук.
Он является автором идеи счётчика и будет использовать его в своей исследовательской работе для мониторинга скорости привлечения различных видов мотыльков проектами по восстановлению природы.
"Мы надеемся, что технология позволит нам более систематически отслеживать мотыльков. Это поможет нам обнаружить, не исчезают ли некоторые виды. Мотыльки являются важным элементом экосистем Земли. Они выполняют важные функции, такие как опыление, и в целом являются хорошими индикаторами состояния природы", — заключает Токе Томас Хёйе.