Российские ученые создали систему контроля воды с помощью ушастых медуз
Российские ученые предложили использовать ушастых медуз как «живые датчики» загрязнения моря. Система компьютерного зрения определяет примеси в воде по изменению их движений и частоты сокращений купола.
МОСКВА, 7 августа /Новости науки/. Ученые Института биологии южных морей РАН создали систему выявления загрязнений по пульсации медуз. Результаты исследования опубликованы в *Journal of Marine Science and Engineering*, сообщила пресс-служба РНФ.
Разработка позволит оперативно контролировать состояние воды в портах, прибрежных зонах, местах купания и на морских фермах. В отличие от лабораторного химического анализа, такой биомониторинг можно вести непрерывно и обнаруживать опасные изменения практически в реальном времени.
«Мы предлагаем простую и автономную установку, которую можно будет развертывать в полевых условиях без дорогостоящего лабораторного оборудования», — рассказала руководитель проекта, старший научный сотрудник Института биологии южных морей РАН Елена Вышкваркова.
Основой системы стали ушастые медузы, или аурелии (*Aurelia aurita*), обитающие в том числе в Черном и Средиземном морях. Специалисты предлагают помещать несколько медуз в аквариум, через который постоянно проходит морская вода. Камера записывает их движения, а алгоритм компьютерного зрения анализирует поведение животных.
Для обучения системы исследователи поместили шесть медуз в аквариумы с чистой морской водой. Нейросеть находила животных на каждом кадре, определяла их силуэты и отслеживала сокращения купола и траекторию движения. Всего программа учитывала 11 показателей, включая частоту пульсаций и продолжительность интервалов между ними.
Затем ученые добавили в воду небольшое количество дизельного топлива — одного из распространенных загрязнителей прибрежных акваторий. Алгоритм со 100%-ной точностью различил для каждой из шести медуз нормальное поведение и изменения, вызванные появлением нефтепродукта.
При этом медузы реагировали на загрязнение по-разному: у одних особей купол сокращался чаще, у других — реже. Поэтому ученые сравнивали показатели каждой медузы не со средними значениями, а с ее собственным поведением в чистой воде.
Традиционный контроль качества морской воды основан на отборе проб и их лабораторном анализе. Этот метод отличается высокой точностью, однако не позволяет проводить измерения непрерывно. В дальнейшем исследователи планируют испытать систему на других загрязнителях, а также проверить возможность использования в качестве биологических датчиков черноморских ракообразных.
Разработка позволит оперативно контролировать состояние воды в портах, прибрежных зонах, местах купания и на морских фермах. В отличие от лабораторного химического анализа, такой биомониторинг можно вести непрерывно и обнаруживать опасные изменения практически в реальном времени.
«Мы предлагаем простую и автономную установку, которую можно будет развертывать в полевых условиях без дорогостоящего лабораторного оборудования», — рассказала руководитель проекта, старший научный сотрудник Института биологии южных морей РАН Елена Вышкваркова.
Основой системы стали ушастые медузы, или аурелии (*Aurelia aurita*), обитающие в том числе в Черном и Средиземном морях. Специалисты предлагают помещать несколько медуз в аквариум, через который постоянно проходит морская вода. Камера записывает их движения, а алгоритм компьютерного зрения анализирует поведение животных.
Для обучения системы исследователи поместили шесть медуз в аквариумы с чистой морской водой. Нейросеть находила животных на каждом кадре, определяла их силуэты и отслеживала сокращения купола и траекторию движения. Всего программа учитывала 11 показателей, включая частоту пульсаций и продолжительность интервалов между ними.
Затем ученые добавили в воду небольшое количество дизельного топлива — одного из распространенных загрязнителей прибрежных акваторий. Алгоритм со 100%-ной точностью различил для каждой из шести медуз нормальное поведение и изменения, вызванные появлением нефтепродукта.
При этом медузы реагировали на загрязнение по-разному: у одних особей купол сокращался чаще, у других — реже. Поэтому ученые сравнивали показатели каждой медузы не со средними значениями, а с ее собственным поведением в чистой воде.
Традиционный контроль качества морской воды основан на отборе проб и их лабораторном анализе. Этот метод отличается высокой точностью, однако не позволяет проводить измерения непрерывно. В дальнейшем исследователи планируют испытать систему на других загрязнителях, а также проверить возможность использования в качестве биологических датчиков черноморских ракообразных.
