Ее будут использовать в методе фотостимуляции, отметил первый проректор ТГУ Виктор Демин
Ученые Томского государственного университета (ТГУ) вместе со школьниками в Сириусе собрали базу голографических изображений планктона - датасет для нейронной сети, распознающей планктон для того, чтобы автоматически в непрерывном режиме проводить экологический мониторинг при помощи погружаемой цифровой голографической камеры. Обученная нейросеть будет использоваться в методе фотостимуляции, который в 10 раз чувствительнее, чем традиционный метод биоиндикации планктона, рассказал ТАСС первый проректор ТГУ Виктор Демин.
По его словам, традиционно биологи, лимнологи, экологи изучают планктон, но делают они это "вручную", вылавливая его из среды обитания при помощи сети и анализируя под микроскопом. В результате получаются данные о планктоне целого слоя водной среды, причем планктон извлекается из среды обитания, то есть нарушается его жизненный цикл. Разработанный в ТГУ метод фотостимуляции в 10 раз чувствительнее, чем традиционный метод биоиндикации планктона, то есть позволяет замечать загрязнения на ранних стадиях образования. Для реализации этого метода ученые планируют создать планктонные подводные обсерватории.
"Планктонная подводная обсерватория обладает чувствительностью на порядок выше, чем стандартные методы биотестирования. То есть можно получить "сигнал тревоги" даже при очень маленьких загрязнениях. У разных видов планктонных особей реакция на загрязнение отличается. Потому важно автоматически распознавать разновидности планктонных особей, что и делается при помощи нейронной сети в режиме реального времени. Ученые ТГУ вместе со школьниками из разных городов России недавно в Сириусе в рамках научно-технологической проектной образовательной программы "Большие вызовы" (направление "Освоение Арктики и Мирового океана") собрали большую базу голографических изображений планктонных особей Черного моря в акватории Сириус, с помощью которой обучили нейронную сеть", - сказал Демин.
Для создания таких изображений планктон отлавливали в акватории Черного моря и живым запускали в аквариум. Проводилась голографическая съемка планктонных особей в воде, со всеми возможными помехами, чтобы на реальной погружной установке нейронная сеть работала правильно, достоверно распознавая планктон в естественной среде.
"Использование биоиндикации планктона особенно важно в акваториях опасных сооружений, как, например, атомная станция, которые обычно строятся где-нибудь на побережье, нефтяные и газовые платформы, газопроводы. Везде, где может быть загрязнение окружающей среды. В таких опасных акваториях имеет смысл поставить несколько таких стационарных подводных голографических камер, которые мониторили бы состояние планктона. Параллельно можно осуществлять мониторинг и всех остальных параметров среды, но самая главная идея, что не надо постоянно контролировать множество параметров, всю таблицу Менделеева, можно просто обратить внимание на то, что планктон начал себя вести по-другому, то есть получить "сигнал тревоги". И вот тогда уже можно подробно анализировать, из-за чего это произошло - радиации, химического состава, повышения солености и так далее", - отметил Демин.
Он добавил, что сейчас с региональными правительствами обсуждаются возможности реализации таких обсерваторий на Камчатке, Сахалине, в Сириусе. Также разработкой заинтересовались в НИИ ГО ЧС.
Принцип работы обсерватории
"Погружаемая цифровая голографическая камера и технология записи и обработки цифровых голограмм, разработанная в ТГУ, позволяет регистрировать голограммы объема среды с планктонными частицами в заданные моменты времени. Голограммы регистрируются в цифровом виде и поэтому могут передаваться по волоконно-оптической линии связи на стационарный компьютер на корабле или на суше. Из этих голограмм восстанавливают голографические изображения планктонных частиц для дальнейшего распознавания и определения параметров. Вот тут-то нейронная сеть и позволяет определять сфокусированные изображения планктонных особей и определять их разновидность. Для этого процесса необходим датасет таких изображений", - рассказывает Демин.
Если регистрировать временную последовательность цифровых голограмм, то из восстановленных изображений можно собрать видео и изучать поведение планктонных особей. Таким образом, разработанная технология позволяет определять разновидность планктонных частиц (особей), их размер, форму, точное положение в пространстве, параметры и особенности движения. Все это используется для исследования биоразнообразия, биоэффективности водной экосистемы и служит характеристикой состояния и развития экосистемы.
По его словам, кроме этого, по поведенческим реакциям планктона можно определять наличие загрязнений воды на самой ранней стадии, так как планктон при питании фильтрует большое количество воды и реагирует на малейшие загрязнения.
"Для определения экологического состояния экосистемы разработана модификация погружаемой цифровой голографической камеры, в которой используется два лазерных излучения - зеленого и красного цвета. Первый ассоциируется у планктона с микроводорослями, которыми он питается, тем самым привлекая его. Второй используется, чтобы зарегистрировать голограмму и определить как быстро планктон реагирует на привлекающий свет. Таким образом, если со временем поведение планктона меняется, то это сигнал, говорящий о каком-либо изменении окружающей среды. Далее в этой акватории можно делать анализы, которые покажут, что именно случилось, и выявят загрязнения, если они появились", - пояснил Демин.
Как метод экологического мониторинга земель без взятия проб повлияет на состояние городов
Российские ученые предлагают использовать космические снимки для оценки экологического состояния той или иной...
Это произошло на фоне аномальной жары, превышавшей 40 градусов Цельсия
Доля солнечной энергии в производстве электроэнергии в Испании достигла в июле рекордных 24% на фоне аномальной жары, превышав...
Но его количество все равно растет
Согласно новым подсчетам, опубликованным в журнале Nature Geoscience, в океан с суши попадает меньше пластиковых отходов, чем показывали предыдущие исследования.
...
Ветряные турбины, солнечные панели и электрокары дарят надежду на полный переход к альтернативным источникам энергии. А в это время их списанные останки весьма неэкологично отправляют на свалки
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
.gif)
.jpg)
