Искусственный интеллект на страже Байкала: как технологии помогают сохранить «жемчужину России»

Озеро Байкал — не только природное достояние России, но и важнейший объект экологического мониторинга. Сегодня за его состоянием следят не только учёные, но и искусственный интеллект (ИИ). Российские исследователи из Иркутского государственного университета совместно с Yandex Cloud разработали систему автоматического анализа качества воды с помощью машинного обучения. Алгоритм распознаёт микроорганизмы в пробах, по которым можно оценить экологическое состояние озера и выявить угрозы для его хрупкой экосистемы.

На счету каждый планктон

Мониторинг качества воды Байкала в рамках программы «Точка №1» учёные ведут с 1945 года. Специалисты НИИ биологии Иркутского государственного университета регулярно берут пробы воды с одной точки озера на глубине до 250 метров.

До недавнего времени более 400 видов байкальского планктона приходилось различать вручную. В 2021 году на помощь биологам пришли технологические партнёры – разработчик моделей ИИ для изучения морских экосистем - компания Maritime AI и облачная платформа Yandex Cloud.

Фото проб воды с микроскопов специалисты загружают в Yandex Cloud, где их анализирует нейросеть. Она обучена на почти 20 тысячах изображений и способна распознавать около 70 видов планктона — ключевых индикаторов состояния воды.

Несмотря на то, что фитопланктон Байкала – это эндемики, но нейросети уже пользуются большим спросом, в том числе и у наших международных коллег, которые запрашивают доступ, чтобы использовать в изучении своих водоёмов

Анна Лемякина

директор по национальным и стратегическим проектам Yandex Cloud

Раньше такой анализ требовал долгих лабораторных исследований, теперь же процесс занимает минуты. Помимо этого, технология автоматически заносит всю информацию в отчётные карточки, сокращая ручной труд на 80%.

Богатые здоровьем озёра

Байкал содержит порядка 20% мировых запасов пресной воды, и его загрязнение может иметь катастрофические последствия. Новую нейросеть планируют интегрировать с цифровым двойником Байкала. Учёные из 16 российских институтов работают над масштабной моделью, которая позволит прогнозировать изменения экосистемы и тестировать меры по её защите. Например, виртуальная копия даст рекомендации о том, где лучше прокладывать дороги и как регулировать выбросы промышленных предприятий.

Проект можно масштабировать: в России — на озёра Карелии, Урала, Дальнего Востока, на экспорт — в страны с крупными водоёмами (Канада, Финляндия, Китай).

Алгоритм уже выложен в открытый доступ. Учёные в любой точке мира могут разрабатывать собственные системы мониторинга в водоёмах.

Экоконтроль с ИИ

Уже в ближайшие годы ИИ может стать основой для «умного озера» — системы с датчиками, AI-анализом и визуализацией данных в реальном времени. А интеграция с цифровым двойником позволит моделировать экологические сценарии, например, последствия климатических изменений или антропогенного воздействия.

Этот проект — пример того, как российские технологии помогают решать глобальные экологические задачи. Сочетание машинного обучения, облачных вычислений и науки открывает новые возможности не только для Байкала, но и для всей планеты. В будущем подобные решения могут стать стандартом экоконтроля, а Россия — одним из лидеров в этой сфере.