Нейросеть научили распознавать акул по плавнику — Naked Science
13.02.2017
7 минут
Редакция
82

Нейросеть научили распознавать акул по плавнику

Южноафриканские ученые разработали программное обеспечение, которое позволяет с высокой точностью распознавать отдельных особей вида белые акулы (Carcharodon carcharias) по рисунку пильчатых зазубрин. Результаты работы опубликованы в журнале Marine Biodiversity.

great-white-shark-carcharodon-carcharias-isla-de-guadalupe-mexico

Белые акулы — вид хрящевых рыб семейства сельдевых акул (Lamnidae). Вместе со скатами (Batoidea) C. carcharias составляют подкласс пластинчатожаберных (Eiasmobranchii), особенностями которых являются, например, наличие плакоидной чешуи и относительно асинхронное раскрытие жаберных отверстий. Длина тела белых акул может достигать пяти метров, что делает их одними из крупнейших хищников на Земле. При этом C. carcharias относится к уязвимым видам.

 

Охранный статус белых акул связан с систематическим браконьерством: в ряде стран (Южно-Африканская Республика, Китай) части тела этих животных, в том числе зубы и плавники, считаются дорогим сувениром или деликатесом. Кроме того, белые акулы могут попадать в коммерческие сети, затем погибая из-за травм. Прошлые исследования показали, что только в Южной Австралии доля повторного вылова акул браконьерами составляет от четырех до шести процентов.

 

Охрана вида осложняется отсутствием универсальных методов, позволяющих отслеживать динамику популяций в различных районах. Одним из наиболее доступных способов идентификации отдельных C. carcharias является визуальное различие пильчатых зазубрин на спинном плавнике: считается, что их сочетание уникально для каждой особи. Однако известные компьютерные алгоритмы не способны распознавать эти зазубрины с высокой точностью.

 

Большинство таких программ (DARWIN, FINSCAN) рассчитаны на работу с морскими млекопитающими, в частности с афалиной (Tursiops truncatus): в ходе работы фотография спинного плавника, сделанная с произвольного ракурса, в полуавтоматическом режиме сравнивается с имеющимися в базе. Другие пакеты (I3S) обеспечивают нужную точность распознавания обыкновенных песчаных акул (Carcharias Taurus), но при наличии двух изображений с определенного ракурса.

 

Интерфейс программы / ©S. Andreotti et al., Marine Biodiversity, 2017

 

Чтобы упростить идентификацию пластинчатожаберных и повысить ее точность, ученые из Стелленбосского университета и других учреждений разработали новое программное обеспечение Identifin. С 2009 по 2011 год ведущий автор работы, морской биолог Сара Андреотти (Sara Andreotti) вручную собрала 4397 фотографий, на которых были запечатлены 426 белых акул. Затем для каждой особи Андреотти выбрала по два снимка наилучшего качества, сократив их число до 744.

 

Разработкой программной платформы занимались специалист в области машинного обучения Бен Хербст (Ben Herbst) и программист Питер Хольцхаузен (Pieter Holtzhausen). В основу системы лег алгоритм динамической трансформации временной шкалы (DTW), который используется в распознавании речи. Для собственно обработки фотографий ученые задействовали фильтр Собеля — он вычисляет приближенное значение градиента яркости изображения.

 

В ходе работы с Identifin нижнюю и верхнюю границы спинного плавника оператор помечает самостоятельно, поскольку плавник имеет неправильную форму, а его видимое основание часто скрывается под водой. Затем алгоритм автоматически сопоставляет загруженный снимок с имеющимися в базе. Точность распознавания системы составляет 80 процентов. После идентификации новой фотографии автоматически присваивается имя, и она помещается в соответствующую папку.

 

Пример адаптации программы к хвостовому плавнику горбатого кита / ©S. Andreotti et al., Marine Biodiversity, 2017

 

Для сравнения, точность распознавания акул у DARWIN составляет 66,34 процента. По мнению авторов, в будущем Identifin можно адаптировать к другим параметрам и животным. Так, идентификацию горбатых китов (Megaptera novaeangliae) в ее случае можно осуществлять по хвостовому плавнику после замены модуля распознавания. Кроме того, разработка универсального программного обеспечения стандартизирует работу разных исследовательских групп, считают ученые.

Позавчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Позавчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Позавчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: