Элграсс - это прибрежный вид морской травы, который является жизненно важной средой обитания для разнообразных рыб и других водных существ. Кроме того, он обеспечивает защиту береговой линии и поглощение углерода. Сочетая экологические полевые методы и передовой искусственный интеллект (ИИ), исследовательская группа из Корнельского университета обнаружила болезнь истощения элграсса - вызываемую патогеном Labyrinthula zosterae - почти на трех десятках участков вдоль 1700-мильной зоны Западного побережья, от Сан-Диего до южной Аляски. По мнению экспертов, увядание эльграсса связано с более теплыми, чем обычно, температурами воды, особенно в начале лета.
Исследователи разработали систему искусственного интеллекта под названием Eelgrass Lesion Image Segmentation Application (EeLISA), которая при правильном обучении может быстро анализировать тысячи фотографий листьев элграсса и надежно отличать больные ткани от здоровых. Эта компьютерная программа работает в 5 000 раз быстрее, чем человеческие эксперты, при сопоставимой точности. По мере того, как в программу поступает все больше данных, она становится все "умнее" и может выдавать более последовательные результаты.
"Это действительно ключевой компонент", - сказал соавтор исследования Брендан Раппаццо, докторант кафедры машинного обучения и искусственного интеллекта в Корнелле. "Если вы дадите один и тот же скан эльграсса четырем разным людям для маркировки, они все дадут разные оценки заболевания. У вас есть все эти вариации, но с EeLISA все не только быстрее, но и последовательно маркируется"
"В традиционном машинном обучении необходимо большое количество помеченных данных", - добавила соавтор исследования Карла Гомес, профессор информатики и вычислительной техники в том же университете. "Но в EeLISA мы получаем обратную связь от ученых, предоставляющих изображения, и система очень быстро совершенствуется. Так что, в конечном счете, не требуется такого количества помеченных примеров"
В исследовании участвовала сеть из 32 участков вдоль тихоокеанского побережья, что позволило ученым изучить болезнь увядания эльграсса в различных климатических условиях и средах. Полученные результаты свидетельствуют о том, что тепловодные аномалии были ключевыми факторами развития болезни, независимо от того, какими были нормальные температуры для каждого конкретного места. Это доказывает, что изучение сложной связи между болезнью и изменением климата необходимо для всех условий, а не только для лугов эльграсса, расположенных в теплых регионах.
"Мы потратили десятилетие на разработку инструментов распознавания болезней для мониторинга этих вспышек в большом пространственном масштабе, потому что наши ранние исследования показали, что эльграс может быть чувствителен к вспышкам, вызванным потеплением", - сказал соавтор исследования Дрю Харвелл, заслуженный профессор экологии и эволюционной биологии. "Эелграсс - это важнейшая морская среда обитания и критическое звено в цепи выживания таких рыб, как лосось и сельдь"
Исследование опубликовано в журнале Limnology and Oceanography.