Как новая система дронов может изменить экологические исследования

Новая автономная система дронов может предоставить экологам более глубокое понимание поведения животных в дикой природе.

Дроны (беспилотные авиационные системы, UAS) часто используются для сбора больших объёмов высококачественных аэроснимков. Однако большинство этих технологий требуют пилота-человека.

Исследователи разработали WildWing — полную аппаратно-программную систему UAS с открытым исходным кодом для независимого сбора детальных данных о поведении животных. Эта система на одном дроне уже собрала около 37 000 изображений различных исчезающих видов.

Система создана для помощи учёным в автоматизации и стандартизации данных для поведенческого анализа. «Животные и их места обитания быстро меняются, поэтому если мы хотим получать информацию о них в реальном времени, такие технологии дистанционного зондирования, как дроны и ИИ, могут сыграть в этом большую роль», — говорит ведущий автор исследования Дженна Клайн.

Автономный дрон программируется двигаться вперёд, пока его компьютерная модель зрения не обнаружит целевой вид. После обнаружения он удерживает животных в центре кадра. Этот переход к автоматизированной классификации и обработке данных позволяет исследователям сосредоточиться на масштабировании задач, а не на технических аспектах пилотирования.

Исследование опубликовано в журнале Methods in Ecology and Evolution.

Полная система WildWing стоит $650 и включает аппаратное обеспечение дрона с собственным ПО. В исследовании использовался дрон Parrot Anafi, но подойдут и другие модели.

Полевые испытания системы навигации дрона проводились в природоохранном парке The Wilds в Огайо. Дрону было поручено отслеживать группы зебр, жирафов и лошадей Пржевальского. В симуляциях с автономной навигацией дрон соответствовал отслеживанию цели пилотом-человеком в 87% случаев.

Кроме того, количество пригодных для анализа кадров (с достаточным разрешением для оценки поведения) приблизилось к 100% при использовании WildWing. Эти результаты показывают значительное улучшение производительности по сравнению с управлением человеком.

«Дроны дают учёным возможность расширить охват дикой природы, изучая животных в их естественной среде обитания наименее инвазивным способом. Именно адаптивность — большое преимущество такой системы», — отмечает соавтор Тания Бергер-Вольф.

Уникальность проекта в том, что он показывает, как коммерческие, готовые технологии дронов можно превратить в индивидуальные исследовательские инструменты. «Исторически создание такого ПО было чрезмерно дорогим, но открытый код WildWing делает эти передовые функции широкодоступными», — говорит соавтор Кристофер Стюарт.

Данные и алгоритм отслеживания системы будут доступны как исследователям, так и гражданским учёным. Следующие шаги команды будут направлены на интеграцию более сложных долгосрочных наборов данных в WildWing и тестирование системы в новых средах.

«Технология может дать нам более крупный фрагмент головоломки, чтобы понять, что происходит в нашей экосистеме», — говорит Клайн.