Ружьём и пачкой протоколов, чтобы браконьеры боялись? Или научным оборудованием, чтобы изучать природу и лучше знать, как её сохранять? Всё верно, но не только! Что если мы скажем, что «орудием» защитников природы становятся дроны и специально обученные нейросети?
О чем речь?
«Чистый берег» — совместный проект Центра технологий для общества Yandex Cloud, Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Кроноцкого заповедника — про то, как нейросеть может защищать заповедные берега от пластикового мусора. Как раз недавно о нём Роман Корчигин, сотрудник Кроноцкого заповедника и лидер направления «Технологии на защите природы» Фонда защитников природы, рассказывал в Москве в Яндекс.Музее. И вызвал шквал вопросов от зрителей!
В основе инициативы «Чистый берег» (так и хочется скаламбурить «ИИнициативы») нейросети, которые обучены «видеть» на снимках с воздуха мусор, помогают планировать уборку отходов на берегах морей и рек, а ещё отслеживать перемещение отходов и изучать процессы в прибрежных зонах.
Кто вообще принёс мусор на заповедную территорию?!
Сюда годами не ступает нога постороннего – только инспекторы и научные сотрудники. Но вдруг на заповедном побережье появляются пустые бутылки, старые рыболовные сети и даже какой-то совсем уж удивительный мусор типа детских игрушек. Кто нарушает заповедный режим?!
Мусор (по большей части пластиковый) приносит на побережье море или река. Причём отходы могут переноситься за сотни километров, даже из других стран. Так из-за неправильного обращения с мусором в мегаполисе пострадать может дикий, безлюдный и тщательно охраняемый заповедник.
Почему сразу пострадать – ну лежит себе мусор и лежит..?
Пластиковые отходы, покрывающие безобразным ковром морской или речной берег, не только оскорбляют наше чувство прекрасного. В них путаются, травмируются и гибнут обитатели природной территории. А ещё полимеры при контакте с водой и нагревании могут выделять токсичные вещества. И конечно, не забудем о микропластике: мы ещё до конца не знаем всех вредных последствий от этих крошечных частичек, но уже знаем, что они проникли буквально в каждый уголок природы, и морской/речной мусор – один из существенных источников микропластика.
Как придумали подключить нейросети к борьбе с мусором?
Сотрудник Кроноцкого заповедника Роман Корчигин – давний фанат использования высоких технологий на благо природы. «Каждое лето волонтёры и учёные собираются в Кроноцком заповеднике и Южно-Камчатском заказнике, чтобы очистить берег от пластикового мусора. Мы многие годы наблюдаем, как волны приносят сюда сотни тонн отходов со всего мира. Но как находить этот мусор так, чтобы не приходилось каждый год ногами топтать заповедную территорию? Решение появилось, когда в нашу жизнь вошёл ИИ: это аэрофотосъемка плюс нейросети. Нам помог Центр технологий для общества Yandex Cloud: создано такое ИИ-решение, которое помогает находить мусор быстрее, точнее и эффективнее. С его помощью можно спланировать уборку так, чтобы охватить максимальную территорию, оптимизировать логистику и снизить затраты», – рассказывает Роман.
ML-разработчики Школы анализа данных Яндекса при поддержке Yandex B2B Tech и Дальневосточного федерального университета создали нейросеть, которая умеет определять объём, массу и виды мусора на побережьях водоёмов. Решение успешно протестировали в экологической экспедиции в Южно-Камчатском федеральном заказнике, а сейчас тестируют в Арктике и других регионах. Важно, что решение некоммерческое, эту технологию смогут бесплатно использовать службы экологического контроля и волонтёры для более быстрого сбора мусора в труднодоступных местах.
Как это работает?
Студенты ШАДа обучили нейросеть с помощью облачного сервиса Yandex DataSphere на аэрофотоснимках, сделанных в Кроноцком заповеднике и Южно-Камчатском заказнике, а также на искусственных данных. Учёные ДВФУ помогли разработать методологию для исследования состава мусора и дали экспертную оценку качества работы ИИ. В итоге получилась нейросеть, которая обучена анализировать аэрофотоснимки побережья и делить найденный мусор на шесть типов: рыболовные сети, железо, резина, пластик, бетон и древесина. Точность классификации – выше 80%! Модель отмечает координаты мусора на карте, указывает его состав и вес.
Эти данные помогают рассчитать, сколько нужно людей и техники для уборки, выстроить логистику, не тратя лишних сил, времени и денег.
Решение использовали во время экспедиций на территориях Кроноцкого заповедника и Южно-Камчатского заказника на Камчатке. С помощью нейросети специалисты выяснили, что больше всего побережье загрязнено пластиковой тарой и упаковкой (33-39%), а также отходами промышленного рыболовства (27–29%). С помощью ИИ рассчитали, что для очистки берега потребуются группа в 20 волонтёров, два самосвала, два квадроцикла и фронтальный погрузчик. Проверили на практике – и всё подтвердилось! Благодаря использованию дронов и нейросети организовать уборку пяти тонн отходов удалось в 4 раза быстрее, чем без использования технологии.
Что дальше?
Как рассказал на встрече в Яндекс.Музее Евгений Хохлунов, руководитель направления экологических проектов Yandex Cloud, уже скоро технологию планируют использовать в других национальных парках и заповедниках, в особенности Дальнего Востока и Арктики. В этих регионах особенно трудно искать и вывозить мусор из-за их удалённости, плохой транспортной доступности. Нейросеть поможет намного лучше планировать уборку мусора. И что очень важно, технологию можно научить находить и другие виды отходов.
В будущем Роман планирует разработать и образовательный курс по этому ИИ-решению для волонтёров и сотрудников заповедных территорий. Чем больше неравнодушных к природе людей узнают о проекте и научатся его использовать, тем больше расширится сеть исследований и доступнее будет становиться уборка мусора на берегах. Обучать работе с нейросетью планируется вместе со Школой защитников природы.
*Фонд защитников природы поддерживает инициативы сотрудников природоохранной сферы, благодаря которым наша планета становится чище, зеленее, комфортнее для всех обитателей. «Технологии на благо природы» – одно из важных направлений нашей работы. Помочь Фонду можно здесь https://защитиприроду.рф/support
