Η έρευνα πεδίου στη βιολογία φημίζεται για τη δυσκολία της. Σε μια διάσημη μελέτη του το 1982 ο εντομολόγος του Ιδρύματος Σμιθσόνιαν Τέρι Εργουιν μέτρησε με το χέρι τον αριθμό των εντόμων που συνάντησε σε ένα εκτάριο φυλλώματος ενός δάσους στον Παναμά. Κάνοντας τους απαραίτητους υπολογισμούς εκτίμησε έτσι στη συνέχεια κατά προσέγγιση τη συνολική βιοποικιλότητα των εντόμων της Γης. Δεν θα ήταν ωραία αν ένα κινητό μπορούσε να τον απαλλάξει από ένα μέρος αυτής της κοπιαστικής δουλειάς;

Ο βιολόγος και επιστήμονας της πληροφορικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ Γουόλτερ Σίρερ επινόησε ένα οπτικό μηχανικό σύστημα το οποίο αναγνωρίζει αυτόματα και μετράει συγκεκριμένα ζώα, ενώ «τρέχει» σε ένα κινητό τηλέφωνο Motorola Droid X2. Αυτό θα βοηθήσει τους βιολόγους να κάνουν ταχύτερες και ακριβέστερες εκτιμήσεις σχετικά με την υγεία ευαίσθητων οικοσυστημάτων.


Ξεχωρίζουν σκίουρους και χελώνες

Πριν από δύο χρόνια η Αεροπορική Βάση Εντουαρντς στην έρημο Μοχάβε της Καλιφόρνιας έβγαλε μια προκήρυξη αναζητώντας έναν φθηνό τρόπο παρακολούθησης των ζώων που ζουν εκεί. Η περιοχή αποτελεί ένα από τα τελευταία καταφύγια της υπό εξαφάνιση χελώνας της ερήμου, καθώς και του απειλούμενου σκίουρου εδάφους της Μοχάβε. Η παρακολούθηση της υγείας του ζωικού πληθυσμού σε μια τόσο απομονωμένη τοποθεσία είναι χρονοβόρα και δαπανηρή. Ο κ. Σίρερ ανέπτυξε αλγόριθμους ανίχνευσης και ταξινόμησης οι οποίοι μπορούν να ξεχωρίσουν τις χελώνες και τους σκίουρους με τη βοήθεια μόνο ενός έξυπνου κινητού.

Για τον σκοπό αυτόν έχουν ήδη αναπτυχθεί αυτοματοποιημένες κάμερες-παγίδες, αυτές όμως δεν είναι αρκετά επιλεκτικές ως προς το τι φωτογραφίζουν. «Πρέπει να εξετάζουμε χειροκίνητα μία-μία τις φωτογραφίες για να εντοπίσουμε τα είδη και να ξεχωρίσουμε τις ενδιαφέρουσες φωτογραφίες από τις άλλες. Είναι μια εξαιρετικά κοπιαστική δουλειά» λέει ο βιολόγος του Πρίνστον Σίβα Σουνταρεσάν, ο οποίος ασχολείται με τις ζέβρες του Γκρεβί στην Κένυα. Λέει ότι η μέθοδος του κ. Σίρερ θα είναι ενδεχομένως ιδιαίτερα χρήσιμη για τους βιολόγους.

Πώς όμως ένα τηλέφωνο μπορεί να καταλάβει τη διαφορά ανάμεσα σε έναν σκίουρο και μία πέτρα ή έναν θάμνο; Το σύστημα του κ. Σίρερ ξεκινάει σαρώνοντας το περιβάλλον προς αναζήτηση αντικειμένων, που θα μπορούσαν να είναι τα ζώα που θέλει. Ψάχνει για σύνολα πίξελ τα οποία είναι καινούργια στη σκηνή και στη συνέχεια τα εξετάζει για να αποφασίσει αν αντιπροσωπεύουν κάποιο από τα ζώα που έχει εκπαιδευθεί να αναγνωρίζει. Αντί να εξετάζουν κάθε ξεχωριστό πίξελ, οι αλγόριθμοι του κ. Σίρερ αναλύουν το περιεχόμενο ενός «κάδρου» του βίντεο και αναζητούν μοτίβα από πίξελ που ταυτοποιούνται με το ζώο. Οι αλγόριθμοι δεν απαιτούν εντατική επεξεργασία και έτσι μπορούν να «τρέχουν» μια χαρά σε ένα smartphone.

Ενα άρθρο που παρουσιάστηκε την περασμένη εβδομάδα στο Εργαστήριο για Εφαρμογές Οπτικής Υπολογιστών στο Κλίαργουοτερ της Φλόριδας δείχνει πόσο καλά λειτουργούν οι αλγόριθμοι, αφού το σύστημα μπορεί να ξεχωρίζει τρία διαφορετικά είδη σκίουρων εδάφους στο 78% των περιπτώσεων, παρά το γεγονός ότι τα ζώα είναι σχεδόν πανομοιότυπα. Ο κ. Σίρερ αναφέρει ότι οι αλγόριθμοι έχουν ήδη βελτιωθεί και το ποσοστό αναγνώρισης είναι πλέον περίπου 85%.


Πώς θα σωθούν τα ζώα

Ο ειδικός υπογραμμίζει ότι στόχος του είναι να αναπτύξει ένα φθηνό, εύχρηστο σύστημα το οποίο θα μπορεί να ανιχνεύει αυτόματα ζώα σε οποιοδήποτε περιβάλλον. Περισσότερες επιτόπιες δοκιμές έχουν προγραμματιστεί για τον ερχόμενο μήνα και η ομάδα φιλοδοξεί να παραδώσει ένα τελειοποιημένο σύστημα στην αμερικανική αεροπορία ως το 2014.

Ο ειδικός στους πληθυσμούς βιολόγος του Πρίνστον Νταν Ρουμπινστάιν θεωρεί ότι τα μηχανικά οπτικά συστήματα θα μας βοηθήσουν επίσης να κατανοήσουμε ευαίσθητα οικοσυστήματα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. «Δεν θα γενικεύουμε από μια τόσο μικρή κλίμακα σε μια μαζική κλίμακα» τονίζει. «Θα μπορούμε να σώζουμε οικοσυστήματα».

Ενα άλλο σύστημα που παρουσιάστηκε, το Hotspotter, αναγνωρίζει μεμονωμένα ζώα όπως οι ζέβρες και οι καμηλοπαρδάλεις από τις ρίγες και τις βούλες τους. Απαιτεί ακόμη όμως κάποια ανθρώπινη καθοδήγηση - κάτι που το σύστημα της ερήμου Μοχάβε δεν χρειάζεται. Ο κ. Ρουμπινστάιν, ο οποίος εργάζεται στην ανάπτυξη του Hotspotter, υποστηρίζει ότι τα συστήματα του είδους θα επιτρέψουν στους βιολόγους να εξετάσουν τα ζώα και τις ενέργειές τους σε ατομική βάση. «Θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να δημιουργούμε τεράστιες βάσεις δεδομένων σαν who is who, παρακολουθώντας ποιο είναι το καθένα και πώς κινείται διαχρονικά. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κοινωνικά δίκτυα για να δούμε αν σχετίζονται μεταξύ τους».



Πηγή: tovima.gr