Как можно лучше защитить исчезающие виды? Сейчас почти 200 стран обсуждают это на конференции по охране видов в Узбекистане. Один из возможных подходов: использование искусственного интеллекта.
Высокие технологии могут выглядеть неприметно: коробка в форме куба стоит в лаборатории Берлинского музея естественной истории. По краям металлические стойки, бока открываются – похоже, самодельная. А ведь это прототип робота, который помогает искать неизвестных насекомых. Его разработал Технологический институт Карлсруэ.
Внутри над поддоном с маленькими лабораторными пробирками и квадратной чашкой со спиртовым раствором висят камера и пипетка. То, что в нем плавает, можно увидеть только невооруженным глазом в виде крохотных черных точек размером всего один-два миллиметра. На экране над полем вы можете увидеть в увеличенном виде, о чем идет речь. «Это оса-паразитоид. Она откладывает яйца на других насекомых, затем выходят личинки и убивают другое насекомое ради собственной еды», — говорит Рудольф Мейер.
Биолог возглавляет Центр интегративного изучения биоразнообразия НИИ Музея естественной истории. Рядом с ним робот осматривает осу. Он получен из образца, содержащего около 6000 насекомых с заднего двора в Берлине. Камера автоматически перемещается над насекомым и фотографирует его. Затем пипетка всасывает животное и сортирует его в одну из пробирок для определения ДНК в соседней лаборатории. Вскоре робот сможет использовать искусственный интеллект для распознавания насекомых только на основе изображений, без какого-либо генетического исследования. «Но мы еще не достигли цели», — говорит Рудольф Майер. «В Берлине обитает 10 000 видов насекомых. Требуется некоторое время, прежде чем будет разработана хорошая модель ИИ».
Выслеживание неизвестных насекомых
Насекомые – самый разнообразный класс животного мира. По подсчетам исследователей, во всем мире известно только 20 процентов из них — а это более миллиона видов. Будь то опыление цветов или рыхление почвы – у каждого вида своя задача в экосистеме. Без них наше жилое пространство не функционировало бы.
Образцы насекомых из исследовательских ловушек часто содержат несколько тысяч особей. Исследователям нужны недели или месяцы, чтобы идентифицировать их всех вручную. Если робот сможет автоматически обнаруживать неизвестные виды за несколько секунд, это значительно ускорит исследование видов.
Но оцифровка существующих коллекций также приносит пользу науке – хотя бы потому, что исследователи со всего мира могут получить к ним доступ. Коллекция насекомых Музея естественной истории насчитывает 15 миллионов животных – небольшая часть консервируется в спирте, но большая часть высушивается и нанизывается на иглы в витринах. Под каждым животным есть крошечная этикетка с указанием вида, места и времени обнаружения.
Огромные объемы данных
Команда музея уже много лет сканирует насекомых из коробок, например, с помощью 3D-сканера. Сотрудник сейчас занят загрузкой устройства с галочкой. Через полчаса сканер автоматически сфотографировал паукообразного со всех сторон, а компьютер объединил 400 отдельных файлов в трехмерное изображение. Исследователи по всему миру теперь могут вращать и поворачивать изображение по мере необходимости.
Через дорогу коллега фотографирует бабочек из коллекции зеркальной камерой. Он также собирает из нескольких фотографий изображение особенно высокого разрешения, четкое на всех уровнях, чтобы оно подходило для исследования. «Это сложный процесс», — говорит эксперт по оцифровке Фредерик Бергер, рассматривая 600 000 зарегистрированных насекомых. «Было сделано несколько записей каждого животного, а также запись меток. Всего было создано четыре миллиона файлов с невероятным объемом данных в 300 терабайт».
Несмотря на автоматизацию, потребуется более 60 лет, чтобы запечатлеть все 15 миллионов насекомых в коллекции, включая изображения. Поэтому сначала ученые оцифровали только этикетку каждого животного для онлайн-каталога. Фредерик Бергер отмечает, что не каждое насекомое с изображением должно быть общедоступным. «Наша цель — сообщить, что эти объекты есть. И если нужны фотографии, мы их немедленно доставляем». Делайте фотографии только на заказ – это экономит ресурсы и время.
Благодаря искусственному интеллекту этикетки в будущем можно будет сканировать и оценивать еще быстрее. Тогда каждый исследователь во всем мире сможет узнать, какие насекомые обитают в Берлине. Чтобы они могли исследовать как можно больше видов, прежде чем они вымрут.
