ИИ научился отличать дикого лосося от выращенного на ферме по чешуе

Одна чешуйка лосося может рассказать многое о жизни рыбы. По мере роста лосося на его чешуе образуются концентрические кольца, количество и расстояние между которыми отражают рост тела с течением времени. Автор: Ева Сетсаас, Ева Торстад и Бенгт Финстад / Biology Methods and Protocols

Согласно статье, опубликованной в журнале Biology Methods and Protocols, теперь стало возможно отличать дикого лосося от выращенного на ферме с помощью методов глубокого обучения. Это может значительно улучшить стратегии защиты окружающей среды. Статья называется «Идентификация сбежавшего лосося с ферм с использованием глубокого обучения на основе чешуи рыбы».

Норвегия является домом для крупнейших оставшихся популяций дикого лосося и одновременно одним из крупнейших производителей лосося, выращенного на фермах. Численность атлантического лосося в Норвегии сократилась более чем на 50% с 1980-х годов и сейчас находится на исторически низком уровне. Сбежавший с ферм лосось является одной из важных причин этого сокращения.

Норвегия производит более 1,5 миллиона тонн выращенного атлантического лосося ежегодно. При этом каждый год примерно 300 000 особей фермерского лосося попадают в дикую природу.

Экологические и генетические угрозы от сбежавших рыб

Сбежавший лосось представляет собой серьезную экологическую и генетическую угрозу для диких популяций, поскольку увеличивает конкуренцию за ограниченные ресурсы, такие как пища и нерестилища, потенциально вытесняя дикого лосося или снижая его репродуктивный успех.

Фермерский лосось также заносит патогены и паразитов, такие как морские вши, усугубляя давление на и без того уязвимые из-за изменения климата и деградации среды обитания популяции дикого лосося.

Фермерский лосось генетически отличается от диких популяций, и скрещивание между сбежавшими фермерскими и дикими лососями приводит к генетическим изменениям, которые делают дикого лосося менее приспособленным к изменениям окружающей среды. Генетический анализ показывает, что примерно две трети дикого лосося в Норвегии несут генетические признаки, указывающие на скрещивание с фермерским лососем.

Мониторинг и идентификация сбежавшего лосося

Ученые отслеживают сбежавшего фермерского лосося с помощью генетического анализа и изучения чешуи рыбы. Однако ручной мониторинг различий в узорах чешуи занимает много времени и крайне дорог. Исследователи могут отличить дикого лосося от фермерского, потому что чешуя лосося растет, образуя концентрические кольца на своей поверхности.

Как и в случае с годовыми кольцами деревьев, количество и расстояние между этими кольцами соответствуют росту рыбы. У фермерского лосося чешуя отражает быстрый и стабильный рост, что приводит к равномерно расположенным кольцам с ограниченными сезонными маркерами.

В отличие от этого, дикий лосось испытывает выраженные сезонные колебания роста, вызванные изменчивыми температурами, доступностью добычи и миграцией.

Разработка и результаты модели глубокого обучения

Чтобы помочь исследователям отличать разные типы лосося в больших масштабах, ученые обучили новую сверточную нейронную сеть, используя почти 90 000 изображений чешуи атлантического лосося из Норвежского ветеринарного института и Норвежского института исследований природы. Они создали стандартизированный конвейер обработки данных и оценили модель в сравнении с людьми-экспертами по чешуе и рыбами с известным происхождением.

Общий набор данных состоял почти из 90 000 изображений, охватывающих сотни рек по всей Норвегии и датируемых началом 1930-х годов. Фермерский лосось составлял примерно 8,5% от общего числа изображений по сравнению с диким лососем.

Исследователи обнаружили, что конвейер данных и модель могут быстро обрабатывать изображения и предоставлять прогнозы с оценкой достоверности. Модель показала исключительно высокие результаты и смогла дифференцировать фермерского лосося от дикого в большинстве лососевых рек Норвегии с 2009 по 2023 год с точностью 95%.

Больше информации: Identifying escaped farmed salmon from fish scales using deep learning, Biology Methods and Protocols (2025). DOI: 10.1093/biomethods/bpaf078

Источник: Oxford University Press