Nagu kala vees – tehisintellekt jõgedes

Nagu kala vees – tehisintellekt jõgedes. 09.12.2024. Tehisintellekt kalaseires TalTechi meeskond eesotsas keskkonnaseire tehnoloogiate keskuse teaduri Gert Tomingaga lõi reaalajas töötava veealuse kaamerasüsteemi, mis kasutab kalade liikumise ja liigilise mitmekesisuse automaatseks tuvastamiseks tehisintellekti. Kaamera paigutati efektiivsuse testimiseks looduslikes tingimustes Purtse jõkke, olulisse lõhe ja meriforelli kudemispaika. Kalade rändeks kasutatavas tunnelis kaardistavad olukorda keerulise valgussüsteemiga stereokaamerad, mis suudavad teha kõrge kvaliteediga pilte isegi hägustes ja keerukates veeoludes. ExoFishi eripära seisneb võimes salvestada ainult neid videoid, mis salvestavad kalade reaalset liikumist, töötlevad andmeid kohapeal ning vabastavad bioloogid rutiinsest ja aeganõudvast tööst. See tähendab, et enam ei ole vaja kulutada tunde tühjade kaadrite vaatamisele. „Näiteks Saksamaal peab seirevideote analüüsimiseks olema magistrikraadiga bioloog, mis on ju ilmselge ressursi raiskamine. Kuna ExoFish filtreerib automaatselt välja ebaolulise materjali, saab nüüd kasutada kvalifitseeritud spetsialistide tööaega palju tõhusamalt,“ rääkis Toming. “Näiteks Saksamaal peab seirevideote analüüsimiseks olema magistrikraadiga bioloog, mis on ju ilmselge ressursi raiskamine. Kuna ExoFish filtreerib automaatselt välja ebaolulise materjali, saab nüüd kasutada kvalifitseeritud spetsialistide tööaega palju tõhusamalt.” Tehisintellekt kalaseires ExoFishi väljatöötamine on olnud pikk ja mitmekihiline protsess. TalTechi meeskond asus arendama mageveekalade seireks väiksemaid kaamerasüsteeme juba enam kui kümme aastat tagasi. Viimase kahe aasta jooksul on tõusnud fookusesse kohapealset andmetöötlust ja automaatset kalaliikide tuvastamist võimaldava tehisintellekti kasutuselevõtt. „Esimene prototüüp Purtse jões ja selle edukas käivitamine Eestis on meie jaoks suur samm,“ ütleb Toming. „Vaatamata keerukale veealusele keskkonnale ja tehnilistele väljakutsetele oleme loonud hästi toimiva süsteemi.“ TalTechi meeskond näeb, et ExoFishi süsteemi on võimalik kasutada peamiselt Euroopas, kus magevee bioloogilise mitmekesisuse kaitse on aina olulisem teema. Erilist huvi on ilmutanud sellised riigid nagu Saksamaa, Šveits ja Austria, kus hüdroenergia tootmine ja Euroopa Liidu uued keskkonnadirektiivid on toonud kaasa vajaduse innovatiivsete lahenduste järele. TalTechi keskkonnaseire tehnoloogiate keskuse kaasprofessor Jeffrey Tuhtan kommenteeris, et kalapopulatsioonide ja kalade rändekäitumise jälgimine jõgedes on traditsiooniliselt olnud kallis, käsitsi tehtav töö, mille käigus on bioloogid pidanud tegelema kalapüügiga või vaatama videomaterjali, mis võib ulatuda üheainsa kalakaameragi puhul sadade tundideni.. „Gerdi ja TalTechi meeskonna saavutatut tuleb pidada mageveekogude bioloogilise mitmekesisuse automatiseeritud seires pöördeliseks sündmuseks. 2025. aasta kevadeks on ExoFishi süsteeme Šveitsis ja Saksamaal juba üle kümne. Euroopas on suur nõudlus bioloogilise mitmekesisuse seire ulatuse ja kvaliteedi suurendamiseks ning kulude vähendamiseks. TalTechi lahendus teeb seda mõlemat.“ “Gerdi ja TalTechi meeskonna saavutatut tuleb pidada mageveekogude bioloogilise mitmekesisuse automatiseeritud seires pöördeliseks sündmuseks. 2025. aasta kevadeks on ExoFishi süsteeme Šveitsis ja Saksamaal juba üle kümne.” Toming lisas, et kuigi TalTech ise ei plaani kaamerate tootmise ja paigaldusega tegeleda, turustavad nad kaamerat koostöös Saksa ettevõttega I Am Hydro GmbH. „Meie eesmärk on litsentsida tehnoloogiat ja jätta praktilised rakendused neile, kel on vajalikud kogemused ja ressursid.“ Veealuse innovatsiooni väljakutsed Toimivat süsteemi pole olnud kerge luua. Veealuses seiresüsteemis tuleb arvestada mitmete takistustega, alates halvast nähtavusest ja raadiosignaalide häirumisest kuni ootamatute üleujutuste ja füüsiliste kahjustusteni, mida võivad põhjustada looduslikud objektid nagu tammide ees tiirlevad palgid. „Kõik, mida vee all kasutame, peab olema uskumatult vastupidav,“ rõhutas Toming. Toming ja tema meeskond loodavad, et ExoFishi tehnoloogia leiab järgmise kümnendi jooksul laialdast kasutust ning aitab riikidel täita keskkonnaalaseid eesmärke ja kaitsta mageveekogude elurikkust. „Optimeerime edasi nii tarkvara kui ka mehaanilist osa, et muuta süsteem veelgi kasutajasõbralikumaks ja tõhusamaks,“ jagas Toming tulevikuplaane. “Optimeerime edasi nii tarkvara kui ka mehaanilist osa, et muuta süsteem veelgi kasutajasõbralikumaks ja tõhusamaks.” Purtse jõgi on ExoFishi esimene „kudemispaik“, kuid järgmiste aastate jooksul liigub süsteem Euroopa suurematesse jõgedesse ning aitab kaasa magevee ökosüsteemide kaitsele. ExoFish on vaid üks, ent väga hea näide sellest, kuidas TalTechi teadlased on võimelised pakkuma lahendusi, mille mõju ulatub Eesti piiridest kaugemale. Seda TalTechi teadustööd toetavad Eesti Teadusagentuuri toetused EAG232, ExoFish ja PRG2198, MultiFlow, ning Euroopa Liidu rahastatud LIFE IP CleanEST projekt.