Как фото зебр и китов из отпуска помогают сохранить биоразнообразие

Фотографии зебр и китов, которые туристы публикуют в соцсетях, могут принести неожиданную пользу: помочь учёным отслеживать и собирать информацию об исчезающих видах.

Исследователи используют искусственный интеллект (ИИ) для анализа фотографий зебр, акул и других животных, чтобы идентифицировать и отслеживать отдельных особей, а также получать новые данные об их перемещениях и динамике популяций.

"У нас есть миллионы изображений исчезающих и находящихся под угрозой животных, сделанных учёными, фотоловушками, дронами и даже туристами. Эти изображения содержат огромный объём данных, которые мы можем извлечь и проанализировать, чтобы помочь защитить животных и бороться с вымиранием", — говорит Таня Бергер-Вольф, директор Института трансляционной аналитики данных в Университете штата Огайо.

Новое направление — имагомика — делает шаг вперёд, используя ИИ для извлечения биологической информации о животных прямо из их фотографий.

Проблема нехватки данных

Одна из главных проблем — отсутствие данных о многих угрожаемых и исчезающих видах. Из более чем 142 000 видов в Красном списке МСОП статус более половины неизвестен из-за нехватки данных или неопределённой динамики популяции.

"Если мы хотим спасти африканских слонов от вымирания, мы должны знать, сколько их в мире, где они находятся и как быстро сокращается их численность. У нас нет достаточного количества GPS-ошейников и спутниковых меток, чтобы отслеживать всех слонов. Но мы можем использовать методы ИИ, такие как машинное обучение, для анализа изображений слонов, чтобы получить большую часть необходимой информации", — объясняет Бергер-Вольф.

Технология Wildbook

Бергер-Вольф и её коллеги создали систему Wildbook, которая использует алгоритмы компьютерного зрения для анализа фотографий, сделанных туристами и исследователями, чтобы идентифицировать не только виды, но и отдельных особей.

"Наши алгоритмы ИИ могут идентифицировать особей по всему полосатому, пятнистому, морщинистому или зазубренному — даже по форме хвостового плавника кита или спинного плавника дельфина".

Например, Wildbook содержит более 2 миллионов фотографий около 60 000 уникально идентифицированных китов и дельфинов со всего мира. Это один из основных источников информации для учёных о коса́тках — теперь они больше не считаются видами с дефицитом данных.

Существуют "вилдбуки" для зебр, черепах, жирафов, африканских хищников и других видов. Разработанный ИИ-агент ищет в публичных постах соцсетей изображения соответствующих видов. Многие отпускные фото акул из Карибского бассейна, например, попадают в Wildbook для науки и охраны природы.

Вместе с информацией о времени и месте съёмки эти фото помогают в сохранении видов, предоставляя данные о численности популяции, динамике рождаемости и смертности, ареале вида, социальных взаимодействиях и взаимодействиях с другими видами, включая человека.

Будущее за имагомикой

Имагомика позволяет извлекать из изображений биологическую информацию, которую человек может пропустить или не увидеть.

Например, можно ли по сходству рисунка полос у зебры с рисунком её матери получить информацию об их генетическом сходстве? Как черепа видов летучих мышей меняются в зависимости от условий среды и какие эволюционные адаптации驱动ят эти изменения? На эти и многие другие вопросы может ответить машинный анализ фотографий.

Национальный научный фонд США выделил Университету штата Огайо $15 млн на создание Института имагомики, который будет координировать работу учёных по всему миру в этой новой области.

Этические принципы

По мере роста использования ИИ для анализа изображений дикой природы ключевым становится обеспечение его этичного и справедливого применения:

• Данные должны быть защищены, чтобы ими не могли воспользоваться браконьеры для охоты на исчезающие виды.
• Это должно быть партнёрство человека и машины, основанное на доверии.
• ИИ должен быть по своей конструкции участником, соединяя людей, данные и географические локации.