I AM HYDRO üks asutajaid Christian Haas rääkis, et ettevõte on tegelenud kalade videoseirega juba aastaid, kuid sobivaid seadmeid on olnud turult raske leida. Hüdroelektrijaamade ja kalapääsude juurde asetatud tehnika pidi olema suuteline vees pidevalt ja töökindlalt töötama. Samasugust arendamist vajas salvestiste analüüs: videomaterjali kogunes palju ning selle läbivaatamine nõudis aega.
Ettevõtluskoostöö, millest võidavad kõik
Ettevõte otsustas hakata ise oma riistvara arendama ning kaasata protsessi ülikooliteadlased. Haasi sõnul annab koostöö ülikooliga ligipääsu kõige uuematele tehisaru-uuringutele ja teaduslikele teadmistele, mille toel analüüsimeetodeid põhjalikult välja töötada. I AM HYDRO suurusel ettevõttel oleks keeruline hakata sellist teadusvõimekust ettevõttesiseselt koguma ja haldama. „Tavaline tarnija müüks meile valmistoote. TalTechi abil arendame me tehnoloogiat koos, mistõttu saame seda kujundada välitööde tegelike nõuete järgi,“ selgitas Haas.
Valikut toetas ka Haasi ja TalTechi arvutisüsteemide instituudi professori Jeffrey Andre Tuhtani pikaajaline koostöö. Nad tutvusid Stuttgarti ülikoolis ning on tundnud teineteist üle 15 aasta. Koostöö TalTechiga algas juba enne praeguseid tehisaruprojekte: 2016. aastal hakati koos arendama kalaseireks mõeldud veealust HydroCami kaamerasüsteemi. Esimene prototüüp valmis 2017. aastal ning aasta hiljem jõudsid kaamerad kasutusse. TalTechis välja töötatud tehnoloogia litsentsiti I AM HYDRO-le, kes hakkas süsteeme tootma, paigaldama ja turustama.
Haasi sõnul aitab koostöö panustada ettevõttel pidevaks veealuseks tööks vajalikesse seadmetesse, seirekohtadest kogutavatesse andmetesse ning klientide ja ametiasutuste vajadusi puudutavatesse teadmistesse ning tea. TalTechi teadlased arendavad meetodeid, millega vastavaid andmeid usaldusväärselt analüüsida, ning see võimaldab arvestada arendustöös algusest peale seadmete kasutustingimuste ja kasutajate vajadustega.
Tuhtani hinnangul aitab selline tööjaotus turustada teadustulemusi, ilma et oleks vaja asutada eraldi hargettevõtet. Ülikool saab keskenduda teadus- ja arendustööle, ettevõte klientidele ja müügile. „Taoline koostöövorm on odavam, kiirem ning sel moel pole teadustööd nõnda riskantne turule tuua.“
„Tavaline tarnija müüks meile valmistoote. TalTechi abil arendame me tehnoloogiat koos, mistõttu saame seda kujundada välitööde tegelike nõuete järgi.”
TalTechi ja ettevõtte I AM HYDRO koostöös on rollid selgelt jagatud: ülikool tegeleb teadus- ja arendustööga, ettevõte lahenduse turustamise, klientide ja müügiga. Tuhtani sõnul aitab selline mudel viia teadustulemused turule ilma eraldi hargettevõtet loomata. Foto: Erakogu
Tehisaru püüab kalad kaadrisse
Kalaseires ei piisa sellest, et kaamera salvestab vee all toimuvat. Videost tuleb leida üles kalad, määrata nende liigid ja koguda kokku teadlastele, hüdroelektrijaamade käitajatele või ametiasutustele vajalikud andmed. Kuna tegu on manuaalse tööga, sõltub tulemus suuresti salvestisi vaatava inimese kogemusest.
Kui HydroCam lahendas veealuse videomaterjali kogumise, siis järgmine samm oli selle videomaterjali automaatne analüüs. 2021.–2024. aastal arendasid TalTech ja I AM HYDRO ühist rakendust, mis suudab kalavideoid automaatselt liigitada. Värskeim, sedapuhku tehisarul põhinevat kalatuvastussüsteemi arendav projekt lõppes käesoleva aasta juunis. Projekti käigus koguti kasutajatelt tagasisidet ning täiustati mooduseid, kuidas videotes kalu tähistada ja saadud näidete põhjal tehisarumudeleid edasi õpetada.
Kõige vahetuma ajavõidu annab automaatne tuvastus: programm leiab tundidepikkustest salvestistest üles kalu näitavad lõigud. Liikide määramine aitab muuta leitud materjali kasutatavateks andmeteks. Tuhtani sõnul on olemas ka kalade suurust hindavad mudelid.
Haasi väitel kasutab tehisarulahendust praegu üksainus Saksamaa föderaalne instituut. Ettevõtte riistvara on oma töös rakendanud aga ka hüdroelektrijaamade käitajad ning teadus- ja ametiasutuste töötajad, kelle huvi tehisarurakenduste vastu kasvab.
Euroopas on hetkel kasutusel üle saja HYDROCAM-i ning 2026. aasta lõpuks loodetakse tööle panna veel ligikaudu 20 kaamerat.
Iga jõgi õpetab tehisarule midagi uut
Vee all muutuvad nii valgus kui ka veeolud ning pildile satub omajagu prahti. Seetõttu ei saa ühes seirekohas treenitud mudelit tingimata mujal samamoodi rakendada. „See, mis ühes seirekohas hästi töötab, võib teises kohas hoopis halvema tulemuseni viia,“ ütles Tuhtan.
Praegu tuleb mudeleid veel paljuski iga paiga jaoks käsitsi kohandada. Tuhtani sõnul soovitaksegi järgmise aasta jooksul vastav töö automatiseerida. Arendajad on esitanud ka patenditaotluse, mis käsitleb nende kohanduste automatiseerimiseks vajalikke lähenemisviise.
Ühtlasi peab kasutajal olema võimalik süsteemi ise muuta. I AM HYDRO kliendid saavad mudelit oma seirekoha jaoks uuesti treenida ning õpetada sellele uusi kalaliike või muid eristamist vajavaid kategooriaid. Iga muudatuse tegemiseks ei pea kliendid ettevõtte poole pöörduma. „Kõik töötab kohalikus arvutis, mitte pilves, seega on andmeid võimalik täiesti läbipaistvalt käidelda,“ ütles Haas.
Haasi sõnul on hüdroelektrijaamade ja veevarustusrajatiste puhul eriti oluline andmeid kohapeal töödelda ning omada andmete liikumisest selget ülevaadet. Ettevõttel on võimalik leida ja luua vastavatele süsteemidele ja rakendustele uusi kasutusvõimalusi.
„Taoline koostöövorm on odavam, kiirem ning sel moel pole teadustööd nõnda riskantne turule tuua.“
Tuleb uurida kalade käitumist
Teadlased on asunud uurima ka kalade käitumist: nad vaatlevad, milliseid alasid meeldib kaladele tundma õppida, milliseid vältida ja millistest kohtadest kiiresti läbi ujuda. „Kalad on sotsiaalsed loomad. Nende käitumise põhjused on väga keerulised ja nende uurimiseks on vaja kümneid tuhandeid vaatlusi, sest erinevalt laborist muutub looduskeskkond pidevalt,“ ütles Tuhtan.
Sellised vaatlused võiksid aidata kavandada paise ja läbipääse, mis aitaksid kaladel sujuvamalt nii üles- kui ka allavoolu ujuda. Selleks tuleb mõista, millised tingimused kalade liikumist mõjutavad.
Haasi sõnul plaanib I AM HYDRO edaspidigi koostöös TalTechiga kalade automaatseid loenduslahendusi arendada. Järgmiseks soovitakse hakata seniste tehisarurakenduste toel analüüsima sonarikaamerate edastatavat pilti. Need kaamerad loovad veealusest keskkonnast kujutisi heli abil. Samuti kavatsevad partnerid töötada välja automaatsed angerjaloendurid.
Tuhtani sõnul on pikem eesmärk panna kaamerad ise kogu andmeanalüüsi läbi viima. Praegu töötavad paljud tehisarumudelid veel serverites. Kuigi arvutusi on põhimõtteliselt võimalik kaamera sees teha, napib ka kõige moodsamatel, välitingimustes kasutatavatel graafikaprotsessoritel jõudlust. „Usun, et leidliku inseneritöö ja riistvara muudatustega jõuame ka selles osas rakendatavate tulemusteni,“ ütles Tuhtan.
Haasi hinnangul on koostöö näidanud, kuivõrd suurel määral sõltub toimiv lahendus teadlaskonna ja ettevõtte oskuste ühendamisest. „Kumbki pool poleks üksi sellise tulemuseni jõudnud,“ tõdes Haas.
„Kumbki pool poleks üksi sellise tulemuseni jõudnud.”
