Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Нейросети научили «дорисовывать» облака и снег
Исследователи Центра искусственного интеллекта Сколтеха Никита Беляков и Светлана Илларионова представили новую методику семантической сегментации мультиспектральных данных, с помощью которой можно распознавать облака, тени и снежные участки на спутниковых снимках. Такой подход не потребует дополнительного участия человека в аннотировании данных, а точность распознавания сложных климатических структур на снимках повысится.
Результаты исследования представлены в журнале Advances in Space Research, код и примеры — на GitHub. Сверточные нейронные сети стали одним из лучших инструментов для распознавания изображений и видео. Однако для точной сегментации объектов сверточным нейронным сетям требуется большой объем высококачественных обучающих данных, для подготовки которых нужен человек. Чтобы улучшить качество сегментации, применяют различные подходы, включая методы увеличения объема данных.
Основная цель нового исследования, поддержанного грантом РНФ, — повысить точность распознавания и классификации редких или сложных для анализа явлений на спутниковых снимках, таких как облака, их тени и снежные участки, на предварительном этапе подготовки спутниковых данных для решения задач анализа окружающей среды.
Авторы предложили подход под названием CSIA — Climate Structures Inpainting Augmentations. На исходных снимках «дорисовываются» дополнительные климатические структуры. Генерируемые нейросетями реалистичные фрагменты добавляются в те области, где такие явления отсутствуют, что искусственно увеличивает объем тренировочных данных.
«Главная особенность нашего подхода в том, что мы „дорисовываем“ реалистичные климатические структуры — облака, их тени, снежные участки — и внедряем их в спутниковые снимки без необходимости проведения дополнительной ручной аннотации данных», — рассказывает аспирант программы Сколтеха «Вычислительные системы и анализ данных в науке и технике» Никита Беляков.
«Мы искусственно расширяем выборку и учим нейросеть не путаться, когда ей встречаются редкие или сложные для сегментации явления. Наш метод помогает моделям точнее понимать геометрию и оптику климатических объектов, что особенно важно при анализе больших регионов и редких погодных феноменов», — комментирует руководитель исследовательской группы в Центре ИИ Сколтеха Светлана Илларионова.
Эксперименты показали, что при использовании CSIA заметно улучшаются результаты сегментации облаков и теней на данных Landsat-8 и в датасете SPARCS. Дополнительное повышение точности дает архитектура U-Net++ в сочетании с подходом Model Soups, предполагающим усреднение нескольких моделей. По словам авторов, благодаря такому комбинированному решению компьютерное зрение эффективнее «учится» на разнородных данных и надежнее распознает сложные классы.
Работа открывает возможности для более точной сегментации в самых разных сферах применения — от климатического мониторинга обширных регионов до экологических проектов и задач сельского хозяйства. Так, например, разработка позволяет даже для северных регионов с высоким процентом облачности эффективно анализировать лесной массив, его характеристики и изменения, учитывая влияние климатических структур на изображениях. Исследователи планируют продолжить развитие метода, адаптируя его к другим типам данных дистанционного зондирования и внедряя дополнительные механизмы генерации с учетом сезонных и погодных изменений.
Telegram 
Дзен 
VK Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Изучая остатки корабля, затонувшего примерно 2600 лет тому назад у побережья современного Израиля, морские археологи обнаружили, что он перевозил необработанные железные слитки, заключенные в защитный шлак. Эта находка опровергает предположения о том, что железо в древности ковали сразу после плавки — видимо, его транспортировали в виде сырья, и только потом оно попадало к кузнецам.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно