Нейросеть для ловли моржей

В Ненецком заповеднике планируют распознавать моржей при помощи нейросетей

Сотрудники государственного заповедника «Ненецкий» и ученые МФТИ при поддержке WWF России будут использовать нейросети, чтобы анализировать данные фотоловушек, расположенных на лежбищах моржей. 

Моржи острова Матвеев.
Фото: Юлия Богомолова / ГПЗ «Ненецкий» / WWF России

Специалисты провели почти три недели на острове Матвеев в Баренцевом море, где каждое лето около тысячи атлантических моржей создают крупнейшее лежбище в регионе. Наблюдение за этой территорией дает ученым важные сведения о состоянии подвида, занесенного в Красную книгу России. 

«Нейросеть для классификации моржей — это только часть большого и комплексного проекта, который мы реализуем. В рамках этой части мы анализируем моржей по данным с фотоловушек. Это позволяет накопить огромную базу животных. Используя накопленные данные и алгоритмы, мы можем отследить пути миграции животных, понять их места обитания и образ жизни. Говоря об общих задачах проекта, мы всесторонне изучаем окружающую обстановку, проводим исследования ландшафта сверху и вокруг, выявляем пожары, нелегальные вырубки и охоту. МФТИ реализует этот проект в рамках центра компетенций ИИ, одна из подзадач которого — технология анализа животных по данным с фотоловушек в заповедниках России», — комментирует Дмитрий Гаврилов, директор ФРКТ, руководитель лаборатории цифровых систем специального назначения.

Фотоловушки работают автономно круглый год, позволяя понять, когда именно моржи вышли на берег и покинули его и как много было животных. Только за один сезон регистраторы делают несколько десятков тысяч снимков, которые нужно проанализировать. Тогда ученые и применяют современные технологии: нейросеть способна быстро обработать весь объем, оставить только фото, где есть ластоногие и рассортировать их.

«Важно упомянуть нелегальную охоту на животных и незаконную вырубку лесов — мы отлично распознаем человека на сложных фонах, поэтому я рад, что при помощи новых технологий контролировать незаконную деятельность в экологии становится проще», — отмечает Дмитрий Гаврилов. 

Более амбициозная задача — научить компьютер распознавать индивидуальность моржа. Для этого сейчас создается первоначальный каталог — фотобаза уже встреченных животных, на основе которого будет учиться нейросеть. У каждого моржа есть свои особые приметы (их специалисты называют «маркерные точки»), которые формируют его индивидуальность: «морщины» в области носа и глаз, шрамы, царапины, пятна на коже, сколы и трещины на клыках. В результате их анализа программа сможет «узнавать» каждую особь и сообщать о ее предыдущих визитах на лежбище.

«Например, в прошлом году мы наблюдали на лежбище моржа, который приходил раз в неделю. Выяснилось это как раз в ходе разбора фотографий для каталога. Другого самца мы отслеживаем на Матвееве уже четыре года подряд — с 2017 года. Надеюсь, что такая идентификация поможет нам также следить и за изменениями физического состояния животного: располнел морж или похудел, появлением у него новых шрамов, внешним проявлением болезней. В перспективе, может быть, — и за продолжительностью жизни», — рассказывает Юлия Богомолова, начальник научно-исследовательского отдела заповедника «Ненецкий».

Моржи острова Матвеев
Юлия Богомолова / ГПЗ «Ненецкий» / WWF России

«Нейронные сети с каждым годом все шире применяются при исследованиях разных видов морских млекопитающих, но с моржами в этом направлении никто еще не работал, по крайней мере у нас в стране. Когда мы узнали об инициативе заповедника “Ненецкий” начать такую работу, то сразу решили ее поддержать. Если нейросети покажут себя эффективно, то подобный подход можно будет применять и в других районах Арктики, причем как на особо охраняемых природных территориях, так и за их пределами», — отмечает Варвара Семенова, координатор проектов по сохранению биоразнообразия Арктики WWF России.