В Ненецком заповеднике моржей будут «знать в лицо» при помощи нейросетей
16/08/2021
Сотрудники государственного заповедника «Ненецкий» и ученые Московского физико-технического института при поддержке WWF России будут использовать нейросети, чтобы анализировать данные фотоловушек, расположенных на лежбищах моржей.
Специалисты почти три недели провели 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.
Фотоловушки работают автономно круглый год и позволяют понять, когда именно моржи вышли на берег и покинули его, как много было животных. Только за один сезон регистраторы делают несколько десятков тысяч снимков, которые нужно еще проанализировать. Здесь на помощь ученым приходят современные технологии. Нейросеть способна быстро обработать весь объем, оставить только фото, где есть ластоногие и рассортировать их.
Еще 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 делают его индивидуальностью: «морщины» в области носа, 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. А 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», – рассказала Юлия Богомолова, начальник научно-исследовательского отдела заповедника «Ненецкий».
Чтобы создать безопасные условия для работы, в 2017 году Всемирный фонд дикой природы помог обустроить на Матвееве пост наблюдения и мониторинга.
«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. Печорские моржи в этом плане отлично подходят для отработки этого подхода – они представляют собой немногочисленную и в значительной степени изолированную группировку. Это значит, что вероятность повторно встретить одних и тех же моржей на лежбище в разные годы довольно высока. 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», – отметила Варвара Семенова, координатор проектов по сохранению биоразнообразия Арктики WWF России.
За техническую часть проекта и непосредственную работу с нейросетями отвечают специалисты МФТИ. Им уже передано более 10 тысяч снимков для начала обучения программы. Сотрудники заповедника смогли провести и традиционный мониторинг лежбища – оценить как в этом году живется моржам, отдыхающим на заповедных пляжах. Выводы оптимистичные: по общей предварительной оценке состояние моржей на матвеевском лежбище не вызывает опасения.
«Количество животных, выходивших в период наших наблюдений на лежбище, в общем не сильно отличалось от того, что мы наблюдали в 2017 году. В отдельные дни насчитывали до 700 особей. Кроме того, этим летом на косу на острове Голец всего в 11 км от Матвеева снова начали выходить моржи. В последние 10 лет они появлялись здесь редко и в очень небольшом количестве. Таким образом, численность этих гигантов на обоих лежбищах можно оценить почти в 1000 зверей», – подчеркнула Юлия Богомолова.
Сейчас специалисты вручную анализируют полученные на Матвееве данные. Но, возможно, уже в следующем полевом сезоне рутины станет намного меньше – ученые планируют провести первые тесты и «экзамен» для нейросети уже через несколько месяцев.