Проекты

Краткое описание

В рамках работы в проектах Ассоциации развития естественного пчеловодства я уделяю большое внимание сохранению ценных подвидов медоносных пчел (Apis mellifera) в дикой природе. Для того, чтобы проводить мониторинг биоразнообразия и сохранять подвиды их необходимо отличать друг от друга и измерять степень метизации.

Основным методом определения подвида является морфологическое исследование и как его основная часть — морфометрическое исследование пчёл по жилкованию крыла. Эта методика была разработана энтомологами, начиная примерно с начала 20 века, в том числе Кожевниковым, Алпатовым, Руттнером и тд. Сегодня работы по развитию теоретической и практической морфометрии продолжаются.
Морфометрия по жилкованию крыла используются и в дифференциации других перепончатокрылых насекомых.

До появления нейронных сетей и прорыва в области компьютерного зрения задача автоматизации морфометрии не могла быть эффективно решена. На данный момент учёные энтомологи используют «кустарные» решения, где в ручном режиме на сканированных изображениях каждого крыла из 30-50 крыльев одной семьи пчёл вынуждены вручную расставлять точки на пересечениях жилок и экспортировать координаты в файл. Этот файл открывается в Microsoft Excel, который на основании координат считает основные индексы (кубитальный индекс, дискоидальное смещение, гантельный индекс и другие), которые попадают или не попадают в определенные подвидовые диапазоны. Анализ одной пробы занимает примерно 1-1.5 часа (Так для анализа одной пробы из 50 крыльев и работе с 12 точками, необходимо вручную проставить 600 точек). Учёным приходится просчитывать многие сотни проб, на что уходит значительное время и человеческий фактор снижает точность и приводит к неправильным результатам анализа.

Автоматизированные решения для морфометрии по жилкованию крыла, отвечающие необходимой точности и удобству на мировом рынке отсутствуют.

Разработка технологии:
Решая задачу автоматизации морфометрического анализа я собрал датасет из 15000 крыльев, которые специалисты идеально разметили. На базе этого датасета прошло обучение нейронной сети автоматически расставлять точки на крыльях. У меня уже получилось достичь неплохого результата в точности расстановки точек.

Цель заявки на грант Президентского фонда природы:
Для полноценной работы с технологией всех представителей целевой аудитории (учёных, экологов, энтомологов) необходимо на базе имеющихся наработок создать полноценное приложение, которое не только будет выдавать результаты анализа, но и собирать информацию о подвидах пчел со всех концов нашей страны.

Проект предполагается некоммерческим. Доступ к приложению будет предоставляться бесплатно.

Для реализации этого приложения и базы данных мне необходимо:
1) Приобрести сервер с хорошей графической картой для обработки запросов нейросетью и графическую карту для тестирования нейросети.
2) Реализовать front-end составляющую приложения.
3) Реализовать back-end составляющую приложения.
4) Создать базу данных и интерфейс для работы с ней
5) Протестировать готовую систему

Результатом проекта будет доступное бесплатно для всех пользователей из России приложение для определения подвидов медоносных пчёл методом морфометрии по жилкованию крыла, а также база данных с информацией о подвидовом составе медоносных пчёл в России. (А потом и в мире).

Срок реализации проекта: 8-10 месяцев

Развитие проекта:
Проект будет развиваться и поддерживаться за счёт 1) Собственных средств 2) В случае наличия такой возможности за счёт предоставления доступа к сервису специалистов и учёных из других стран. Большую заинтересованность выразили учёные из Казахстана.

Развитие проекта возможно в рамках сотрудничества с учёными-энтомологами, которые занимаются не медоносными пчёлами, а иными перепончатокрылыми. Идентификация подвидов у них тоже часто осуществляется на базе жилкования крыла.

Сайт, описывающий идею и показывающий прототип: https://beewings.pro