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

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.
Позавчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

Сегодня, 11:36
3 минуты
Ольга Иванова

Причем древние породы оказались менее чувствительны к отношениям с владельцем, чем молодые.

Сегодня, 09:00
4 минуты
Сергей Васильев

Очередной интерфейс мозг — компьютер от консорциума BrainGate регистрирует сигналы моторной коры, превращая их в буквы на скорости 16 слов в минуту.

11 мая
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: