Эта система раннего предупреждения на основе ИИ может ограничить вторжение азиатских шершней

Приманочная станция ВеспАИ. Питер Дж. Кеннеди , фото представлено автором

Остров Джерси известен своими живописными пейзажами и мягким климатом. Однако близость к европейскому континенту поставила его на путь агрессивного хищника: азиатского шершня Vespa velutina . Это плохая новость для дикой природы острова, однако она делает Джерси идеальным местом для тестирования новых методов борьбы с шершнями.

Используя остров в качестве испытательного полигона, наша команда биологов и специалистов по обработке данных разработала систему искусственного интеллекта, которая может автоматически обнаруживать вторжения азиатских шершней в новые регионы, позволяя искоренить их до того, как они смогут закрепиться. Система VespAI идентифицирует азиатских шершней с точностью более 99%, о чем свидетельствуют недавние результаты, опубликованные в журнале Communications Biology .

Эта система раннего предупреждения необходима, поскольку азиатский шершень, также известный как желтоногий шершень, представляет собой быстро распространяющуюся угрозу биоразнообразию . Родом из Юго-Восточной Азии, этот вид за два десятилетия вторгся в Европу, Восточную Азию и США, охотясь на медоносных пчел и других важных опылителей .

Чтобы решить эту проблему, VespAI использует технологию глубокого обучения, метод вычислений, вдохновленный человеческим мозгом , для визуальной идентификации азиатских шершней, захвата изображений и отправки автоматических оповещений пчеловоду, землевладельцу или государственному чиновнику, использующему систему.

Настройка проста. Губка, пропитанная аттрактантом шершней – вкусной смесью сахара и фруктовых экстрактов – помещается под небольшую камеру, которая фотографирует посещающих насекомых, когда они приземляются, чтобы покормиться. Эти изображения затем анализируются алгоритмом искусственного интеллекта системы, что позволяет монитору идентифицировать азиатских шершней с почти идеальной точностью .

VespAI отвечает насущным требованиям Великобритании, поскольку Великобритания находится на краю европейского фронта вторжения шершней. Вторжения азиатских шершней в Великобританию начались в 2016 году и теперь происходят ежегодно . Хотя национальная стратегия искоренения ограничила способность шершней полностью прижиться, 2023 год был особенно плохим: было обнаружено рекордные 72 гнезда .

В Европе традиционные методы, такие как ловушки с наживкой, являются первой линией защиты. Но они убивают значительное количество местных насекомых, включая многих опылителей . Кроме того, ловушки-убийцы мало что делают для существенного сокращения численности шершней , поскольку колонии продолжают выживать, если королева не будет уничтожена .

Избегая причинения вреда посещающим насекомым, VespAI дает решающее преимущество перед отловом. Кроме того, любые азиатские шершни, обнаруженные системой, остаются живыми, поэтому их можно отследить до гнезда. Это важно, так как это единственный проверенный способ уничтожения колоний .

Ключевой причиной успеха шершней является сложность обнаружения их первоначального вторжения в новые регионы. Новые колонии начинаются с одной королевы, но могут производить сотни дополнительных маток в течение года, что приводит к экспоненциальному росту численности.

В результате такого быстрого распространения популяции шершней часто возникают до или вскоре после того, как их заметили люди, что делает их искоренение практически невозможным. Поскольку раннее обнаружение вторжений зависит от наблюдений со стороны общественности, существует также высокий риск ошибочной идентификации. В Великобритании только 0,06% из тысяч отчетов об азиатских шершнях, представляемых ежегодно, являются правильными .

Масштабируемое решение

Чтобы проверить эффективность VespAI, мы провели тщательные полевые испытания на острове Джерси, где распространены вторжения азиатских шершней из Франции. Сотрудничая с группой изучения азиатских шершней на острове Джерси и правительством острова, мы развернули прототипы систем в районах, где азиатские шершни, европейские шершни и другие насекомые были в изобилии.

Затем мы кропотливо проанализировали тысячи изображений, собранных прототипами систем. Мы вручную проверили каждого из них, чтобы убедиться, что алгоритм искусственного интеллекта правильно идентифицировал всех азиатских шершней, не приняв по ошибке других насекомых за шершней.

До сих пор наши результаты были многообещающими. VespAI правильно обнаруживает азиатских шершней с точностью более 99%, что дает существенное преимущество перед предыдущими методами. Хотя эта технология все еще находится на стадии разработки, наши эксперименты показывают, что система может изменить способы борьбы с азиатскими шершнями в регионах риска, таких как Великобритания и США.

Примечательно, что первый подтвержденный азиатский шершень в Британии в 2024 году был зарегистрирован в марте, значительно раньше, чем обычно, а большое количество гнезд в 2023 году указывает на то, что этот год может быть самым трудным на сегодняшний день. Дальнейшие испытания системы VespAI пройдут в Великобритании в течение следующих нескольких месяцев, поскольку мы работаем с государственными органами над активизацией усилий по искоренению вредного инвазивного вида на этом решающем этапе.