В ЮФУ сделали шаг к созданию системы управления «умного региона»
По аналогии с цифровой системой «Умный город» команда ученых из Института наук о Земле ЮФУ создает информационную систему, которая базируется на больших геоданных и позволяет принимать управленческие решения относительно того или иного региона. На данном этапе уже создана нейронная сеть «WaterИнсайт», которая лишь при помощи спутниковых изображений может самостоятельно анализировать любой водоем и дать информацию о его глубине, площади, тенденции к обмелению, взаимосвязи с климатическими показателями и прочие показатели. Система уже была протестирована на Керченском полуострове и показала хорошие результаты: 96 процентов точности, в то время как традиционные походы составляли около 70.
Над проектом трудится коллектив исследователей Института Наук о Земле Южного федерального университета под руководством ведущего научного сотрудника, участника программы постдоков ЮФУ в рамках Программы развития «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты») Дениса Кривогуза. На данном этапе исследователи уже совершили значительный прорыв в понимании взаимосвязи между климатическими изменениями и динамикой водных объектов Керченского полуострова. Интегрируя передовые методы геоинформатики, компьютерного зрения и глубокого обучения, они предоставили важные данные, которые способствуют разработке стратегий управления водными ресурсами в условиях меняющегося климата.
В первом исследовании, опубликованном в журнале Q2 Journal of Marine Science and Engineering, была разработана методика, основанная на использовании глубоких нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения для извлечения данных о площадях водных объектов спутниковых изображений. Нейронная сеть позволила проанализировать водную поверхность и отделить ее от суши в сложных условиях грязевых и не грязевых озер Керченского полуострова, существенно увеличив точность до этого существующих подходов.
«Использовались спутниковые данные Landsat, обработанные с помощью алгоритма, который компенсировал местные атмосферные и световые условия, обеспечивая точное извлечение информации о водных объектах в различных временных интервалах. Сеть была обучена распознавать и классифицировать различные типы водных объектов, включая их границы и размеры, что было основой для дальнейшего изучения их динамики», – рассказал Денис Кривогуз.
Однако на этом команда ученых не остановилась. Используя результаты своих исследований, они провели анализ долгосрочных тенденций и их взаимосвязи с климатическими показателями, такими как температура, влажность и атмосферные осадки начиная с 1985 года.
«Разработанная нами система «WaterИнсайт» сама анализирует, выводит различные данные и графики, из которых мы уже делаем выводы о том, насколько изменения климата влияют на водные ресурсы. Так, климатические показатели с 1985 года были проанализированы с применением временных рядов и статистических моделей, включая регрессионный анализ, для выявления причинно-следственных связей и прогнозирования будущих изменений», – отметил молодой ученый.
Исследователи применили модели обобщенных аддитивных процессов (GAM) для учета нелинейных взаимосвязей между климатическими изменениями и динамикой водных ресурсов, обеспечивая большую гибкость в моделировании данных. Результаты указывают на обратную корреляцию между температурой и площадью озер, особенно заметную летом из-за интенсивного испарения. Дополнительный анализ показал, что изменения осадков оказывают меньшее влияние на площадь водных объектов по сравнению с температурой. Их роль, однако, становится более значимой в долгосрочной перспективе, особенно в весенние месяцы, когда таяние снега питает водоемы.
Интеграция метеорологических данных с данными дистанционного зондирования предоставила ученым возможность выявить не только прямые, но и косвенные влияния климата на водные ресурсы. Например, более теплые зимы приводили к меньшему количеству снежного покрова и, как следствие, к уменьшению притока воды в весенний период. Также существенный вклад вносят техногенные изменения, связанные со значительным антропогенным давлением в последние годы на территорию полуострова. Значительные изменения в структуре землепользования и поверхностного покрова предположительно оказывают значительный негативный эффект на доступность водных ресурсов на полуострове.
«На наш взгляд, сегодня существует необходимость усиления мер по адаптации к изменениям климата. Это включает в себя разработку стратегий управления водными ресурсами, которые могли бы минимизировать отрицательное воздействие на экосистемы и население, живущее на территории Керченского полуострова», – добавил Денис Кривогуз.
Исследования научного коллектива ЮФУ представляют собой важный шаг в изучении экологических процессов и отражают глубокое понимание взаимосвязей между климатическими изменениями и водными системами Керченского полуострова. Такие научные достижения подчеркивают важность интеграции различных научных дисциплин и подходов в борьбе с экологическими вызовами нашего времени и служат образцом для будущих исследований в области устойчивого развития и экологии. Результаты последней работы опубликованы в научном журнале Journal of Marine Science and Engineering.
Ученые заявляют, исследование Керченского полуострова – лишь начало. В скором времени они планируют внедрение результатов исследований в других регионы Российской Федерации. Задачи системы управления «умного региона» выходят далеко за пределы водных объектов, которые являются лишь малой частью и одним из аспектов такого применения. Планируется, что в будущем она будет представлять некий интернет-портал, содержащий сведения о различных параметрах водной среды, например температуре и прозрачности, а также условных границах особо интересных водных объектов Ростовской области. Кроме того, когда система «натаскается», можно будет выявлять, как те или иные решения повлияют на будущее региона: система сможет самостоятельно анализировать влияние различных природных факторов на водные ресурсы территорий, а также как такие изменения отразятся на остальных природно-ресурсных характеристиках региона.
Подобные инновационные разработки ученых ЮФУ, безусловно, улучшат понимание эволюционных процессов регионов России и в перспективе других территорий нашей планеты.
Telegram 
Дзен 
VK Отходы виноделия служат полноценной заменой антибиотикам в птицеводстве. Всего полпроцента виноградного жмыха в рационе бройлеров с хроническим воспалением кишечника восстановили рост птиц, подавили патогенные бактерии и улучшили качество мяса. В отличие от традиционных стимуляторов роста, жмых не провоцирует появление супербактерий, предлагая индустрии дешевую и экологичную альтернативу.
Ученые выяснили, что скорость и связность речи у человеческих младенцев и певчих птиц зависят не только от физических тренировок, но и от социального одобрения. Оказалось, и дети, и птенцы начинают произносить звуки быстрее, если взрослые реагируют на их попытки общаться. Исследование доказывает, что эволюция сложных форм коммуникации строится на поиске социальной отдачи.
Вопрос формирования первых континентов на Земле до сих пор вызывает научные дискуссии. Исследование состава древнейших известных минералов, сохранившихся в архейских магматических горных породах Австралии, стало новым подтверждением того, что континенты появились в результате субдукции 3,5 миллиарда лет назад.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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