Российские учёные разрабатывают систему распознавания тигров на кадрах с фотоловушек

В основе новой системы лежит искусственный интеллект, который идентифицирует редких хищников по уникальному рисунку из полос на шкуре. Проект инициирован центром «Амурский тигр» и реализуется совместно со Сбербанком и Дальневосточным центром искусственного интеллекта ДВФУ. Подобный принцип используется давно, но при помощи цифрового инструмента скорость и качество обработки большого объёма данных значительно повысится.

Генеральный директор АНО «Центр «Амурский тигр» Сергей Арамилев рассказал, что в начале 2000-х годов, когда в России только начали применять автоматические фотоловушки, в них использовалась плёнка. Аппараты делали маленькое количество фотографий, которые обрабатывались специалистами в ручном режиме. В 2010-е годы массово появились цифровые фотоловушки, которые стали делать не 12 или 36 фотографий, а от 1000 до 3000 фотографий и записывали их на карты памяти.

Учёные и сотрудники заповедных территорий начали сталкиваться с трудностями: для начала надо было отделить фотографии с тиграми от фотографий других животных и снимков, которые получались в случае ложных срабатываний фотоловушек. В те годы уже накопился большой массив данных с леопардами и тиграми, много времени уходило на то, чтобы вручную разобрать весь это архив и сопоставить животных по рисункам на шкуре. По словам С.Арамилева, процедура стала занимать порой до полугода, в зависимости от территории, где учёные работали.

Стали появляться программы, которые должны были облегчить работу специалистов по сортировке фотографий, но ни одна из них не работала в должной мере. Высоко оценив компетенцию Сбербанка в области искусственного интеллекта, центр «Амурский тигр» принял решение о совместной разработке нового продукта.

«У нас есть большая база данных по тиграм, которые уже распознаны, и понимание, как это должно работать. Со стороны партнёров есть программисты и специалисты по развитию искусственного интеллекта», – подчеркнул С.Арамилев.

По словам управляющего директора Центра человекоцентричного AI Сбербанка Андрея Незнамова, проект объединяет сильную команду: специалистов по защите и исследованию полосатого хищника из центра «Амурский тигр», экспертов Сбербанка по искусственному интеллекту и разработчиков из Дальневосточного центра искусственного интеллекта, открытого Сбербанком и ДВФУ в 2022 году.

Модель искусственного интеллекта уже идентифицирует тигров, но системе ИИ требуется время на обучение. Чем больше данных программа обрабатывает, тем больше она учится и показывает более высокий результат. Сейчас специалисты помогают системе и искусственному интеллекту развиваться, они проверяют и корректируют результаты работы. Создатели проекта надеются, что к осени система будет способна оказывать существенную помощь учёным.

«Сейчас физических возможностей человека уже не хватает, чтобы упорядочить большие объёмы информации. Обработка затягивается на полгода, а информация, по сути, нужна сейчас», – отметил С.Арамилев.

Генеральный директор АНО «Центр «Амурский тигр» привёл пример: разбирая фотографии, специалисты увидели фото тигра со сломанной лапой, которому нужно было оказывать помощь в течение недели, но до людей эта информация дошла только через полгода. «Любое сохранение видов, управление популяцией требует оперативного получения информации. А иначе фотоловушки становятся способом получения красивых фотографий, а не инструментом охраны», – подчеркнул С.Арамилев.

Принцип работы новой системы отвечает задачам учёных: изображения с фотоловушек загружаются в программу, которая уже самостоятельно определяет, есть ли в кадре тигр, и затем, считывая уникальный рисунок, идентифицирует конкретную особь, если определяемый тигр уже есть в базе данных. Если же особь попалась на фото впервые, то ей сразу оформляют «паспорт». Новая разработка поможет вести учёт популяции, родственных связей, определять пространство ареала и отслеживать перемещение особей.

«Только совместными усилиями мы можем сохранить и приумножить популяцию редкой дикой кошки – дальневосточного символа России. Система позволяет обрабатывать тысячи фотографий, искусственный интеллект «узнает» отдельных тигров, попавших в один кадр», – подчеркнул ректор Дальневосточного федерального университета Борис Коробец.

По задумке создателей проекта, у каждого тигра в системе появится своя папка, где будут храниться все возможные фото конкретной особи. Это облегчит работу учёным, а также поможет в разрешении конфликтных ситуаций, связанных с амурскими тиграми. Служба охотничьего надзора сможет загрузить в систему любое фото с тигром, которое им направляют жители региона, и узнать, что это за особь, откуда пришла, всё ли время там обитает.

Программа, как многие современные компьютерные продукты, имеет модульную конструкцию, то есть изначально делается так, чтобы её можно было в дальнейшем развивать.

«Технологии искусственного интеллекта – это вектор глобального развития, к которому приковано внимание лучших экспертов, инженеров и исследователей со всего мира. Разработкой наших учёных уже заинтересовались иностранные коллеги, представители стран Азии, Африки и Латинской Америки. Спрашивали, можно ли в перспективе настроить нейросеть для идентификации и учёта других редких животных», – добавил Б.Коробец.

В январе 2024 года проект системы распознавания амурского тигра был подан на соискание премии Мирового саммита информационного общества (WSIS) в категории E-Science. WSIS проводится под эгидой ООН. Проект вошёл в финальный отбор премии в числе 360 участников.