Алгоритм ИИ позволяет отслеживать инвазивные растения с низкими затратами

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе разработали высокотехнологичный инструмент для борьбы с сорняком джонсоновой травой, используя искусственный интеллект и машинное обучение.

С помощью фотографий из базы данных Google Street View исследователи обнаружили более 2000 случаев произрастания джонсоновой травы на западе США. Их инструмент, названный Google Weed View, значительно дешевле и быстрее традиционных методов обследования, таких как объезды или личные проверки.

"Как только модель обучена, вы можете просто запустить ее на миллионах изображений из Google Street View", — сказал доцент Мохсен Месгаран. Инструмент обладает высокой гибкостью, и его возможности можно быстро масштабировать.

Метод легко адаптировать для других видов растений. Для этого нужно лишь промаркировать новый объект на фотографиях Street View и обучить алгоритм его распознавать. Google Weed View также позволяет изучать влияние климата на рост и распространение сорняков в очень крупных масштабах.

Разработка инструмента

Идея использовать фотоархив Google возникла после запроса профессора Кассима Аль-Хатиба, который изучает джонсонову траву — один из 10 самых инвазивных сорняков в мире, который вытесняет культурные растения и является трудноискоренимым.

Для обучения модели глубокого обучения (машинного обучения) были использованы изображения из Техаса, где этот сорняк широко распространен. Студент вручную отсортировал более 20 000 изображений, нашел около 1000 фотографий с джонсоновой травой и выделил сорняки прямоугольными метками.

Помеченные фото использовали для обучения алгоритма. Затем модель запустили повторно для поиска дополнительных изображений, которые также были размечены для дальнейшего улучшения модели. С каждой итерацией алгоритм становился точнее.

"Как только у нас появилась частично рабочая модель, мы запустили ее примерно на 300 000 изображений", — отметил Месгаран.

Результаты и экономия

Для запроса Аль-Хатиба исследователи сфокусировались на 84 000 миль основных дорог в Калифорнии, Неваде, Орегоне и Вашингтоне. Команда обнаружила 2000 локаций с джонсоновой травой.

Стоимость проекта Google Weed View составила менее $2000 на покупку изображений и обучение модели. Традиционное автомобильное обследование той же территории обошлось бы примерно в $40 000 с учетом затрат на бензин, отели, питание и другие расходы.

"За несколько месяцев мы получили 2000 записей, и я могу сделать это для всей территории США", — заявил Месгаран. Следующая цель — обследование всей территории Соединенных Штатов.