Проекты

Краткое описание

Для целей изучения, мониторинга и сохранения биоразнообразия, фундаментальных научных исследований, а так же для селекции в пчеловодстве необходима идентификация разных подвидов медоносных пчёл (Apis mellifera) и определение степени их 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.

Текущая ситуация:
До появления нейронных сетей и прорыва в области компьютерного зрения задача автоматизации морфометрии не могла быть эффективно решена. На данный момент учёные и селекционеры используют «кустарные» решения, где в ручном режиме на сканированных изображениях каждого крыла из 30-50 крыльев 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). Селекционерам и учёным приходится просчитывать многие сотни проб, на что уходит значительное время и человеческий фактор часто приводит к неграмотной расстановке точек молодыми неопытными лаборантами и 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 мы собрали команду ведущих специалистов по морфометрии в России и создали уникальный по размеру датасет из 15000 крыльев, которые специалисты идеально разметили. На базе этого датасета мы обучили нейронную сеть автоматически расставлять точки на крыльях. У нас получилось достичь прекрасных результатов в точности расстановки, в работе с самыми разными исходными фотографиями, которые могут включать грязь, пыль, пузыри от наклейки крыльев на скотч и иные артефакты. Наша нейросеть научилась справляться с самыми сложными исходными данными.

Демонстрационная версия технологии была представлена на тестирование нескольким учёным и селекционерам. Все они дали прекрасные отзывы и проявлили огромную заинтересованность в использовании технологии в своей работе. Аналогов в мире нет.

Цель заявки на грант Президентского фонда природы:
Для полноценной работы с технологией всех представителей целевой аудитории (учёных, энтомологов, пчеловодов-селекционеров) необходимо на базе имеющихся наработок создать полноценный web-сервис, который не только будет выдавать результаты анализа, но и собирать информацию о подвидовом и племенном материале со всех концов нашей страны.

Проект предполагается некоммерческим. Доступ к сервису будет предоставляться бесплатно. И селекция и научные исследования это сложная, фундаментальная, некоммерческая работа в рамках очень узкоспециализированной отраслевой темы. Общественное благо, без которого немыслимы проекты как по мониторингу и сохранению биоразнообразия, так и развитие селекции пчёл в России.

Для реализации этого web-сервиса и базы данных нам необходимо:
1) Приобрести сервер с хорошей графической картой для обработки запросов нейросетью и графическую карту для тестирования нейросети.
2) Реализовать front-end составляющую веб-приложения.
3) Реализовать back-end составляющую веб-приложения.
4) Создать базу данных и интерфейс для работы с ней
5) Протестировать готовую систему
6) Бесплатно раздать доступ к системе для российских пользователей. Проект некоммерческий.

Результатом проекта будет доступный бесплатно для всех пользователей из России web-сервис для определения подвидов пчёл методом морфометрии по жилкованию крыла, а также база данных с информацией о подвидовом составе медоносных пчёл в России.

Срок реализации проекта: 8-10 месяцев

Развитие проекта:
Проект будет развиваться и поддерживаться за счёт 1) Собственных средств участников 2) В случае наличия такой возможности за счёт предоставления на коммерческой основе 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.

Технология получила главный приз в номинации "Инновация года в пчеловодстве" в рамках Международной конференции "Пчела и человек", а также премию "ИИ в работе НКО".

Сайт: https://beewings.pro