Нейросеть на страже экосистемы Байкала. Иркутские ученые научили искусственный интеллект обследовать микроорганизмы

«Вот в таких ящиках нам привозят пробы фитопланктона и зоопланктона.»

В этих бутыльках — уникальная экосистема Байкала. Микроскопические водоросли — фитопланктоны — основа всей пищевой цепочки озера: от самых мелких рачков до нерп. Здесь — в лабораториях НИИ биологии Иркутского госуниверситета — за микроорганизмами водоема следят уже 80 лет. Это самый продолжительный проект экологического мониторинга в истории науки — он входит в Книгу рекордов России.

Отбирают пробы круглый год, каждые 5-10 дней, с разных глубин. В лаборатории под микроскопом исследуют их состояние.

«Мы как врачи: смотрим за Байкалом, за его состоянием и делаем заключение о том, что в данный момент происходит на Байкале. Самое главное, что мы знаем за 80 лет, что эта система постоянно меняется», — говорит директор НИИ биологии Иркутского государственного университета Максим Тимофеев.

Изменения бывают разные, говорят ученые. И даже опасные. Главная проблема — повышение температуры воды. Из-за этого в Байкале появляются неэндемичные фитопланктоны — то есть водоросли небайкальского происхождения, самые простые, встречающиеся в любых других водоемах. А значит — уникальность Байкала под угрозой. И следить за этим нужно еще тщательнее.

«В среднем за 80 лет поверхностный слой воды потеплел на 0,8 градуса. Это примерно 0,1 градуса за десятилетие. Так как большая часть организмов, обитающих в Байкале — это эндемики, они предпочитают холодную воду, они холодолюбивые, они очень реагируют на это», — говорит старший научный сотрудник лаборатории общей гидробиологии НИИ биологии Иркутского государственного университета Ольга Русановская.

Сегодня база данных иркутских биологов насчитывает 5 миллионов записей. Но традиционные методы исследований уходят в прошлое. На смену им приходит нейросеть. Один из фондов предложил НИИ биологии исследовать Байкал с помощью искусственного интеллекта. Специальная программа анализирует изображение проб воды с микроскопа и определяет ее общее качество.

«Для обучения нейросети нами было подготовлено более 87 тысяч снимков. Мы брали каждый вид — например, рачок эпишура — и для одного вида делали по тысяче фотографий. Далее эти фотографии были загружены, нейросеть по ним обучалась», — говорит старший научный сотрудник лаборатории общей гидробиологии НИИ биологии Иркутского государственного университета Ольга Русановская.

То, что у исследователей занимало день, у искусственного интеллекта — минуту. Сегодня нейросеть моментально распознает уже более 70 видов байкальских планктонов. Нагрузка на специалистов снизилась на 80%. И все же полностью заменить человека современные технологии не смогут.

«80% обработки проб дают примерно один и тот же результат. 20% оставшиеся — самые интересные. И как раз специалисты определяют то, что не увидит нейросеть или недопоймет. И может отследить какие-то очень интересные изменения», — говорит директор НИИ биологии Иркутского государственного университета Максим Тимофеев.

Технологией распознавания планктонов уже заинтересовались другие страны для изучения своих водоемов. Возможно, в будущем первый опыт внедрения искусственного интеллекта от иркутских ученых

вырастет в большую сеть мониторинга всех рек, озер и морей планеты.