13.02.2017
Редакция Naked Science

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Вчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

12 часов назад
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

12 октября
Елена Синицкая

Управление древностей Израиля обнародовало итоги раскопок огромного винодельческого комплекса. На нем в византийское и раннеисламское время делали виноградное вино, которым снабжали многие страны Средиземноморья.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: