В Севастополе разработали систему раннего обнаружения загрязнений моря

Группа севастопольских ученых разработала систему, которая по видеозаписи черноморской медузы автоматически определяет попадание в воду нефтепродуктов. Об этом ТАСС рассказал кандидат технических наук, руководитель Лаборатории гидроакустики Федерального исследовательского центра "Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН" (ФИЦ ИнБЮМ) Александр Греков.

"Мы разработали систему, которая по видеозаписи обычной черноморской медузы автоматически определяет, что в воду попали нефтепродукты. Aurelia aurita - это ушастая медуза или аурелия - самая массовая медуза Черного моря. Для человека она практически безопасна. Аурелия плавает, ритмично сжимая купол, и этот "пульс" хорошо виден на видео. Именно он сделал ее удобным живым датчиком. … Система устроена следующим образом: камера снимает медузу в аквариуме сбоку. Нейросеть находит ее на каждом кадре. Программа измеряет частоту пульсаций, ритм, скорость и траекторию плавания. Первые 15 минут в чистой воде система "запоминает" норму конкретной медузы, а затем следит, не отклоняется ли поведение от этой нормы", - рассказал ученый.

Он пояснил, что живые организмы давно используют как "часовых" качества воды: они реагируют на загрязнение раньше и чувствительнее многих приборов. Такие системы называют биологическими системами раннего предупреждения. Обычно в них работают моллюски, рыбы или рачки-дафнии (планктонные рачки). Медузы почти не использовались, в том числе потому, что не было инструментов для их автоматического наблюдения, добавил Греков.

"Главное наше открытие: медузы реагируют на дизельное топливо по-разному. Одна замедляется, другая почти не меняет пульс, третья сначала ускоряется, а потом замедляется. Поэтому единого признака "загрязненной воды" нет. Система ищет не конкретную реакцию, а любое устойчивое отклонение от индивидуальной нормы", - рассказал собеседник ТАСС.

По словам ученого, в эксперименте система подняла тревогу для всех шести медуз, в воду к которым добавляли дизельную фракцию. Время срабатывания составило от 1 до 24 минут. На записях в чистой воде не было ни одной ложной тревоги.

"Новым является сам подход: взрослая медуза в роли биосенсора с полностью автоматическим видеоанализом и индивидуальной "нормой" для каждой особи. Алгоритм тревоги занимает меньше 300 строк кода, не требует обучения на примерах загрязнения и работает на недорогом компьютере. Программный код открыт", - добавил Греков.

Результаты исследования

Ученый считает, что такие станции можно размещать у портов, нефтебаз, водозаборов, выпусков сточных вод и рыбоводных хозяйств.

"Химический анализ проб занимает часы и дни, а живой датчик реагирует за минуты - и на суммарное действие смеси веществ. Система не определяет, какое именно вещество попало в воду, поэтому ее предлагается использовать вместе с обычными датчиками. Пока это пилотное лабораторное исследование на шести особях, - пояснил Греков. - Следующие шаги: расширить выборку, проверить реакцию на тяжелые металлы, пестициды и микропластик, провести испытания в природных условиях".

Результаты исследований были представлены в сентябре на полях Международной научно-практической конференции "Изучение водных и наземных экосистем: история и современность". Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Источник: ТАСС