Действовать на нерпы: ИИ впервые пересчитает исчезающих животных на Ладоге

Следите за нашими новостями в удобном формате Есть новость? Присылайте!

Российские ученые разработали технологию на основе искусственного интеллекта для точного подсчета ладожской нерпы. Предлагается собирать данные с помощью аэрофотосъемки, после чего полученные изображения будет анализировать ИИ-алгоритм. Последний учет этого занесенного в Красную книгу вида, обитающего исключительно в акватории Ладожского озера, проводился более 10 лет назад, и сегодня у специалистов отсутствуют актуальные данные о состоянии популяции. Между тем без них невозможно формирование эффективных мер по защите нерпы, которая страдает как от деятельности рыбаков, так и от последствий глобального потепления. По оценкам экспертов, новая методика значительно дешевле и надежнее ручных подсчетов, применявшихся ранее, а результаты мониторинга критически важны для сохранения вида.

Подсчет нерп с использованием ИИ

Сотрудники Фонда друзей балтийской нерпы совместно со специалистами АНО «Экофактор» предложили новую методику оценки численности ладожской нерпы с использованием искусственного интеллекта. Планируется, что данные о популяции будут получать с помощью аэрофотосъемки — с борта самолета или беспилотного аппарата, — а затем изображения проанализирует специализированный ИИ-алгоритм. Ладожская нерпа находится под угрозой исчезновения из-за глобального потепления и деятельности человека. Актуальная информация о размере популяции необходима для разработки долгосрочной стратегии сохранения вида и конкретных природоохранных мер. Начало полевых работ по учету запланировано на март 2026 года.

— Ранее для учета животных использовали обычный визуальный метод на льду: самолет пролетал над территорией, а учетчики фотографировали животных. Но всегда оставался риск пропустить часть особей. Применение инструментальных методов, таких как видео- и инфракрасная съемка, а также обработка данных с помощью искусственного интеллекта, позволяет получать более надежные результаты. При этом ИИ не заменяет человека, а лишь дополняет его работу: выводы искусственного интеллекта будут проверяться специалистами, — пояснила научный сотрудник фонда Елена Андреевская.

Ладожская кольчатая нерпа водится исключительно в России и обитает только в пресноводной экосистеме Ладожского озера, сообщили в фонде. В Красной книге РФ она имеет природоохранный приоритет 1, что означает включение в список видов, находящихся под угрозой исчезновения, охрана которых закреплена законодательно.

В 1930-х численность популяции достигала примерно 20 тыс. особей, а к 2002 году сократилась до 3–5 тыс. Глобальное потепление приводит к постоянному сокращению ледовых местообитаний нерпы, значительный ущерб наносят и рыбаки: в отдельные годы в сети случайно может попадать до 10% всех животных. Кроме того, на численность вида негативно влияют любители зимней рыбалки и активный туризм.

Для подсчета нерп будет проведена мультиспектральная аэрофотосъемка с использованием тепловизионного и фототехнического оборудования. На основе синхронных ИК- и фотоснимков высокого разрешения искусственный интеллект выполнит идентификацию животных, после чего результаты пройдут обязательную верификацию специалистами. Работы охватят всю акваторию Ладожского озера, которое будет разделено на три зоны. Особое внимание уделят северо-западной части и национальному парку «Ладожские шхеры», так как это ключевой район размножения вида. Наибольшие трудности при учете ожидаются в районе шхер — архипелага множества мелких скалистых островов, где сложный рельеф и растительность затрудняют аэросъемку. В этих местах планируются дополнительные калибровочные полеты для адаптации методики и точной настройки телевизионного оборудования.

Нерп принято учитывать во время линьки, когда животные находятся на льду постоянно. Если же по каким-либо причинам на озере его не будет, предусмотрена альтернативная методика — учет особей, выходящих на берег. Последний комплексный визуальный подсчет ладожской нерпы проводился вручную в 2012 году. В 2020-м впервые использовались беспилотные летательные аппараты для подсчета популяции, однако съемка тогда была неполной, отметили специалисты.

В результате работ специалисты, помимо оценки численности популяции, получат карты распределения животных и районов их размножения, а также данные об источниках беспокойства нерп — местах рыбной ловли, ледовых дорогах и зонах активного туризма. Информация, собранная в ходе авиаучета, дополнит имеющуюся у ученых картину и будет использована для формирования рекомендаций по повышению эффективности охраны вида в пределах его ареала, а также для обновления сведений о текущем статусе балтийской нерпы. Благодаря автоматизированному подсчету станет яснее динамика численности животных, что позволит разработать более точную стратегию сохранения популяции, пояснили в фонде.

Эффективный метод

Как рассказала «Известиям» специалист по морским млекопитающим Ирина Труханова, провести учет нерп важно именно сейчас, потому что Ладога быстро теряет устойчивый зимний лед, сокращается продолжительность ледового периода, ухудшается качество озерного льда, и, как следствие, у нерпы уменьшается количество пригодных для размножения и выращивания потомства мест обитания. Одновременно с этим наблюдается рост нерегулируемого зимнего туризма на озере, что в совокупности с подледным рыболовством остается фактором беспокойства для животных в критический для них период выкармливания потомства.

— Без современных данных невозможно объективно оценить риски, разработать и реализовать на практике природоохранные мероприятия. С законодательной точки зрения, для видов с приоритетом охраны 1 в Красной книге требуется актуальная оценка численности, на которой должна базироваться национальная стратегия сохранения этих животных, — сказала она.

По ее словам, авиационная мультиспектральная съемка уже применялась для исследования арктических и субарктических видов и показала свою эффективность. А использование программных алгоритмов обработки материалов позволяет сократить временные и финансовые затраты. Полученные данные помогут подтвердить или опровергнуть наметившийся в 2010-х годах тренд на возможное восстановление подвида, а также разработать рекомендации для контрольно-надзорных органов по ограничению беспокойства нерпы в период щенки.

Использование беспилотников и ИИ для подсчета нерп будет намного дешевле и проще ручного учета с самолета, отметил координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк. А совмещение ИК- и оптического диапазонов позволяет повысить точность расчетов.

— Понять места концентрации людей не менее важно, чем самих животных, потому что именно там важно уделять внимание специальных служб для охраны вида. Сопоставив маршруты нерпы и человека, мы поймем, где нужно делать особо охраняемые территории, — сказал он.

Однако, по мнению научного сотрудника Санкт-Петербургского научного центра РАН Михаила Веревкина, для подсчета нерп существует принятая методика авиаучета. Для использования других способов в нее сначала должны быть внесены изменения. Пока эффективность нового подхода не будет доказана, полученные данные нельзя принимать на веру. Так как популяция ладожской нерпы небольшая, нет никакой необходимости в применении ИИ, считает эксперт.