В Институте проблем экологии и эволюции имени А.Н.Северцова (ИПЭЭ РАН) поделились результатом эксперимента по использованию искусственного интеллекта для мониторинга животных. В задачи проекта входило создание и апробация методики подсчёта популяции сайгака Северо-Западного Прикаспия на спутниковых снимках с помощью разных типов конволюционных (предназначенных для работы с изображениями) нейронных сетей.
По информации главного научного сотрудника ИПЭЭ РАН, председателя Научного совета РАН по проблемам экологии биологических систем Вячеслава Рожнова, для исследования были использованы оптические спутниковые изображения сверхвысокого разрешения, сделанные в период наиболее стационарного расположения сайгаков, соответствующий периоду гона у этих антилоп, – с последней декады ноября по первую декаду января.
На первом этапе работы алгоритм нейронных сетей был обучен сегментировать снимки и определять, присутствует ли на каждом фрагменте изображения хотя бы один сайгак. На втором этапе для глубокого анализа и подсчёта животных искусственный интеллект анализировал только фрагменты спутникового изображения, которые были предварительно отобраны алгоритмом как содержащие хотя бы одного представителя данного вида животных.
В результате исследования искусственный интеллект определил численность сайгаков на изучаемой территории площадью 1600 квадратных километров в декабре 2022 года в 26 584 особи. Это результат, полученный с высокой степенью достоверности. Многократно была проведена выборочная проверка фрагментов спутниковых снимков операторами алгоритма, которая выявляла все моменты как недоучёта выявлений сайгаков с помощью нейронных сетей, так и их переучёта.
По мнению учёных, на данном этапе показана высокая эффективность и высокая степень достоверности выявления сайгака с помощью нейронных сетей. Перед началом работы алгоритма пороговая вероятность причисления найденного сетью объекта к категории сайгаков задаётся оператором заранее. И даже при заданной вероятности обнаружения в 50 процентов, количество сайгаков, обнаруженных нейронной сетью, практически совпадает с количеством сайгаков, найденных экспертами вручную.
Эта разработка в будущем потенциально является основой принципиально новой и высококачественной рабочей системы, позволяющей обрабатывать космические снимки высокого разрешения, полученные от различных моделей спутников, даже несмотря на то что они имеют отличающиеся параметры съёмки. Разработанный алгоритм способствует формированию системы мониторинга численности животных на самом современном уровне, анализируя поступающие спутниковые изображения в полностью автоматическом режиме.
Сайгак – вид, занесённый в Красную книгу России. Популяция сайгака Северо-Западного Прикаспия, в настоящее время изолированная от других его популяций, населяет юго-западные районы Астраханской области (Лиманский район) и восточные районы Республики Калмыкия (Яшкульский и Черноземельский районы).
Источник: Дикая природа России