Рассказываем, что угрожает состоянию озера, и как может помочь ML в облаке.
Кто живет на глубине
В Байкале жизнь кипит во всей толще вод – и на мелководье, и на глубинах больше 1,6 километров. Все это благодаря уникальной насыщенности воды кислородом даже на больших глубинах. 2/3 видов, живущих в озере – эндемики, то есть живые организмы, которые обитают в единственном месте на планете. В том числе им Байкал обязан уникальной способностью самоочистки воды. В особенности самым маленьким своим обитателям — фито- и зоопланктону.
Проект «Точка №1»
Отслеживание изменений состояния фито- и зоопланктона – одна из ключевых задач программы мониторинга «Точка №1». Она была запущена в феврале 1945 года известным исследователем озера Байкал профессором Михаилом Кожовым. Кстати, «Точка №1» внесена в Книгу рекордов России как самый длительный проект регулярного экологического мониторинга в истории науки.
В ходе проекта постоянно ведутся отборы проб планктона и замеры показателей состояния толщи воды. Собранные данные заносятся в единую базу. Реализацией программы занимается НИИ биологии Иркутского Государственного Университета при поддержке Минобрнауки и Фонда «Озеро Байкал». Накоплено более 5 миллионов записей, которые отражают еженедельное состояние экосистемы.
Зачем биологам ML и облачная инфраструктура
«Точка №1» существует уже более 75 лет, все эти годы анализ проб производится вручную. Этот процесс трудоемкий и должен выполняться высококвалифицированными таксономистами.
Создание алгоритма классификации проб планктона позволит решить проблемы в развитии системы мониторинга. В первую очередь, они связаны с передачей знаний и экспертизы. Сейчас уходят на пенсию специалисты, которые обладают уникальными знаниями и опытом в распознавании нескольких сотен видов фито- и зоопланктона. Среди них есть эндемики, которые не обитают нигде кроме Байкала. Автоматизированная система распознавания проб станет универсальным ассистентом в определении видов планктона — это позволит любому выпускнику-биологу участвовать в проекте.
Над созданием алгоритма работают специалисты НИИ биологии Иркутского государственного университета, разработчики моделей искусственного интеллекта для изучения морских экосистем MaritimeAI, команда облачной платформы Yandex.Cloud и Фонд поддержки прикладных экологических разработок и исследований «Озеро Байкал».
Как создают проект
На первом этапе команда Maritime AI уже развернула инфраструктуру в облачной среде, создала бэкенд и пользовательский интерфейс. Интерфейс позволяет сотрудникам НИИ биологии ИГУ самостоятельно дообучать алгоритм и контролировать качество его работы.
На втором этапе создаются алгоритмы для автоматического анализа. Сейчас идет активное обучение модели на тестовом датасете. Рабочий набор данных будет пополняться изображениями проб, которые захватываются напрямую с микроскопа. Первый прототип, который сможет самостоятельно в рабочем режиме распознавать несколько видов, будет представлен к концу этого летнего сезона.
Это действительно важно
Согласно международному отчету «State of the Climate 2019», озеро Байкал имеет выраженный тренд повышения поверхностной температуры воды. По мнению ученых НИИ биологии ИГУ, это может привести к гибели холодолюбивых видов организмов и массовому распространению нетипичных видов водорослей и животных, которые могут вытеснять эндемичные виды.
Мониторинг экосистемы позволяет наблюдать за долгосрочными тенденциями. И планировать меры по улучшению состояния среды на основе накопленных данных, а не предположений. Развитие проекта «Точка №1» может помочь сохранить уникальное, самое глубокое озеро на планете, которое содержит 20% мировых запасов озерной пресной воды.
Если статья оказалась полезной, ставьте 👍
Не забывайте подписываться на наши соцсети: Вконтакте, Facebook, Telegram, VC, YouTube.