Новый метод ИИ призван помочь в мониторинге и каталогизации биоразнообразия насекомых

Прочитано: 167 раз(а)


Популяции насекомых во всем мире стремительно сокращаются, что имеет серьезные последствия для наших экосистем, хотя мы и не знаем, почему. Новый метод искусственного интеллекта Копенгагенского университета призван помочь в мониторинге и каталогизации биоразнообразия насекомых, что до сих пор было довольно сложной задачей.

Насекомые жизненно важны как опылители растений, как источник пищи для самых разных животных и как разлагатели мертвого материала в природе. Но в последние десятилетия они борются. Подсчитано, что 40 процентов видов насекомых находятся в упадке, а треть из них находится под угрозой исчезновения.

Обнаружены древние насекомые, которые питались перьями динозавров

Поэтому как никогда важно следить за биоразнообразием насекомых, чтобы понять их сокращение и, надеюсь, помочь им. До сих пор эта задача была сложной и ресурсоемкой. Отчасти это связано с тем, что насекомые маленькие и очень динамичные. Кроме того, научным исследователям и государственным учреждениям необходимо устанавливать ловушки, ловить насекомых и изучать их под микроскопом.

Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи Копенгагенского университета разработали метод, который использует данные, полученные от инфракрасного датчика, для распознавания и обнаружения взмахов крыльев отдельных насекомых. Метод ИИ основан на неконтролируемом машинном обучении, когда алгоритмы могут группировать насекомых, принадлежащих к одному виду, без участия человека. Результаты этого метода могут предоставить информацию о разнообразии видов насекомых в естественном пространстве без необходимости ловить и подсчитывать тварей вручную.

«Наш метод значительно упрощает отслеживание эволюции популяций насекомых. В последние годы произошла огромная потеря биомассы насекомых. Но пока мы не узнаем точно, почему количество насекомых сокращается, трудно разработать правильные решения. Именно здесь наш метод может дать новые и важные знания», — утверждает доктор философии. студент Клас Ридмер с кафедры геолого-геофизических исследований и управления природными ресурсами факультета естественных наук Калифорнийского университета в области здравоохранения, который помог разработать этот метод.

Продвинутый искусственный интеллект

Исследователи уже разработали алгоритм, который идентифицирует вредителей на сельскохозяйственных полях. Но вместо того, чтобы идентифицировать насекомых как вредителей, исследователи смогли разработать этот новый алгоритм для идентификации и подсчета различных популяций насекомых в природе на основе измерений, полученных с датчика.

«Датчик немного похож на камеры наблюдения за дикой природой, которые используются для наблюдения за перемещениями крупных животных в природе. Но вместо того, чтобы делать фото, датчик измеряет насекомых, которые залетели в источник света. Затем алгоритм использует взмах крыльев насекомого, чтобы идентифицировать их по разным группам», — объясняет доцент кафедры компьютерных наук Рагхавендра Селван, руководивший разработкой искусственного интеллекта, используемого в датчике.

Алгоритм различает насекомых по их силуэтам, когда их крылья расправлены, поскольку только тогда их физические различия становятся наиболее очевидными. Затем он сравнивает силуэты разных записей насекомых и объединяет похожие силуэты в одну группу, которую затем можно использовать для определения насекомого, которое, скорее всего, пролетело через световой луч.

Прототип выйдет весной

Когда весной насекомые появятся в полную силу, ученые будут использовать первоначальный прототип, чтобы выйти на природу и собрать реальные данные.

До сих пор исследователи тестировали алгоритм и искусственный интеллект, используя большую базу данных изображений записей насекомых, полученных в контролируемых условиях, и некоторые реальные данные, где результаты были многообещающими.

«Мы протестируем датчик в разных ландшафтах, включая вересковые пустоши, леса и сельскохозяйственные угодья, чтобы увидеть, как он работает в реальном мире. А также, чтобы передать алгоритму больше данных, чтобы он мог стать еще более точным», — говорит Рагхавендра Селван.

По словам исследователей, их изобретение позволяет более тщательно отслеживать многие географические районы, чем это было возможно в прошлом. В то же время изобретение делает менее ресурсоемким наблюдение за насекомыми, которые составляют 80 процентов всех видов наземных животных.

«Сегодня невозможно позволить себе мониторинг, необходимый для получения более точного представления о том, как поживают наши насекомые. Этот датчик нуждается только в людях, чтобы разместить его в дикой природе. Оказавшись там, он начинает собирать данные о местных популяциях насекомых . «, — заключает Клас Ридмер.

Факты

  • Насекомые — самая многочисленная и разнообразная группа описанных видов животных на Земле. Они составляют около 80% всех видов наземных животных на планете.
  • Этот метод искусственного интеллекта, известный как Variational Auto Encoder (VAE), впервые используется для инвентаризации биоразнообразия насекомых.
  • Используя оптический сигнал от инфракрасного датчика, алгоритм способен декодировать насекомых, летящих сквозь световой луч.

Бабочки-монархи отправились на вымирание



Новости партнеров