• Registrace
  • Přihlášení
  • Katalog pro učitele
  • Zeptejte se přírodovědců
  • Razítková samoobsluha
  • Pro média


   Ztráta hesla

košík je prázdný
 
Zobrazit košík
Celkem Kč
0,-
  • Kalendář akcí
  • Magazín
  • Video
  • Fotogalerie
  • Ke stažení
  • E-shop
Nacházíte se na: Úvod Aktuality Není moucha jako moucha

Není moucha jako moucha

17.04.2020 - Aktuality Tisknout
3x
  • Tweet

Dominik Vondráček z katedry zoologie se podílel na vytvoření automatického identifikačního systému hmyzu za využití moderních technologií.

Hmyz má zásadní význam jak z hlediska fungování ekosystému Země, tak z pohledu vlivu na lidskou společnost. Přesné rozpoznání konkrétního druhu však mnohdy není jednoduché a často bývá i časově náročné. V současné době je známo přes milion druhů hmyzu, přičemž v rámci jednoho druhu lze často pozorovat značnou variabilitu z důvodu pohlaví, stadia vývoje či zbarvení. Jeho přesná identifikace je však velmi důležitá.

Hmyz tvoří značnou část biologické diverzity, zároveň hraje významnou, často i nezastupitelnou roli ve fungování jednotlivých ekosystémů Země. Na druhou stranu se zde vyskytuje mnoho druhů hmyzu, kteří jsou přenašeči různých chorob nebo se jedná o škůdce zemědělských plodin. Pro zjištění konkrétního druhu je potřeba dlouholetých znalostí expertů na tuto problematiku, zároveň je identifikace často časově náročná. Proto již v minulosti byly snahy o zautomatizování a zjednodušení identifikace hmyzu, které však byly často nepřesné a vyžadovaly mnoho vstupních dat.  S rozvojem nové metody - tzv. konvolučních neuronových sítí - došlo k možnostem zpřesnění a vyřešení většiny problémů s automatickou identifikací hmyzu.

Konvoluční neuronové sítě (CNN) jsou praktickým nástrojem pro rozpoznání obrazu, pro který je potřeba vstupních parametrů zásadně redukována. Stručně řečeno dochází při konvoluční části k automatickému předzpracování obrazu do formy vektoru, který vstupuje dále do neuronových sítí, které s nimi pracují a dochází ke klasifikaci.

alt: Rozpoznání tří příbuzných druhů zlatohlávka rodu Oxythyrea bylo v pokusu úspěšné z 97,3 %. Foto: Dominik Vondráček.

Jelikož se jedná o nadějnou metodu, vědci se ve svém bádání zaměřili na určení přesnosti automatické identifikace hmyzu právě s pomocí konvolučních neuronových sítí. Pro svůj výzkum použili čtyři různé fotografické datové sety. První dva datasety skládající se z fotografií různých čeledí byly použity ke zjištění, zda je možné automatický systém „naučit“ rozpoznat různé vyšší skupiny brouků a dvoukřídlých. Zbylé dva datasety byly zaměřené na rozpoznávání jedinců na druhové úrovni. V prvním datasetu bylo obsaženo 884 jedinců dvoukřídlých z 11 čeledí fotografovaných z předního pohledu na hlavu, přičemž úspěšnost zde byla 92,7 %. U brouků (2936 různých jedinců ze 14 čeledí fotografovaných z hřbetního pohledu) byla úspěšnost již 96,1 %. U dalších dvou datasetů se vědci snažili testovat úspěšnost automatického rozpoznání druhů, které jsou si velmi podobné a jsou těžko identifikovatelné i pro lidské odborníky. V tomto případě se podařilo správně automaticky rozpoznat 97,3 % pro tři příbuzné druhy zlatohlávků rodu Oxythyrea (339 jedinců, pohled na hřbet) a 98.6 % pro devět druhů larválních stádií pošvatek (3845 fotografií-více obrázků od jednoho vzorku z různých pohledů).

Výsledky výzkumu jsou nadmíru uspokojivé, neboť dokázaly, že pomocí moderních technologií je možné určit konkrétní druhy hmyzu s přesností více než 90 %. Podařilo se tak i na velmi malých datasetech, přičemž se výsledky mohly rovnat s vyhodnoceními expertů na entomologii. S použitím konvolučních neuronových sítí by tak bylo možné plně zautomatizovat taxonomický identifikační systém.

Použití konvolučních neuronových sítí v oblasti biodiverzity je teprve v počátcích, ale již dnes je možné pozorovat značné úspěchy. Autoři upozorňují, že by s pomocí této metody bylo v budoucnu možné kromě identifikace stávajících druhů odhalit i druhy ještě nepopsané, případně tzv. kryptické druhy, které se odlišují jen méně patrnými znaky a bývají dnes identifikovány zejména pomocí DNA.

Autor

Kateřina Fraindová, Přírodověda populárně

Použité zdroje

Článek byl přejat z rubriky Přírodověda populárně.

Foto v záhlaví: Moucha domácí, nejčastější druh dvoukřídlých. Autor Lucie Fraindová.

Valan, M., Makonyi, K., Maki, A., Vondráček, D., Ronquist, F. (2019): Automated Taxonomic Identification of Insects with Expert-Level Accuracy Using Effective Feature Transfer from Convolutional Networks. Systematic Biology 68(6): 876–895.

Tagy

popularizace vědyPřírodověda populárně
3x
  • Tweet
Zajímá Vás tento obor? Klikněte a dozvíte se více informací

Přečtěte si také

Umí rostlina řídit uvolňování pylu?

26.06.2025 Aktuality

Ač vědci zkoumají rostliny do detailů na úrovni molekul či z globálních perspektiv, stále existují neprobádané oblasti, kde se dají udělat průlomové objevy.

1x Aktuality

Světlušky hmyzem roku

24.06.2025 Biolog

Světlušky jsou mimořádně zajímavé - zdaleka ne všechny jsou noční a mají pozoruhodné životní strategie. Člověk je značně ovlivňuje a ohrožuje, třeba světelným znečištěním.

3x Biolog

+ Načíst další

Získej kartu přírodovědce

Je to hrozně jednoduché, stačí se zaregistrovat, vyplnit o sobě všechny údaje a my ti pošleme Kartu přírodovědce s tvým jménem, na kterou můžeš čerpat mnoho výhod.

Zaregistrovat se a získat kartu

Vybíráme z e-shopu

Mikina Přírodovědecká fakulta UK

650 Kč

Předplatné magazínu Přírodovědci.cz (4 vytištěná čísla)

159 Kč

Mapa severní noční oblohy

125 Kč

Nažehlovačka PřF UK „Kofein“

195 Kč

Deník přírodovědce

149 Kč

Pro učitele

Katalog pro učitele je nabídkový systém, kde si zaregistrovaný učitel může zapůjčit odborné přístroje, objednat praktická cvičení nebo přednášky pro studenty.

Zobrazit nabídku

Zeptejte se přírodovědců

Proč je obloha modrá? Proč má beruška sedm teček? Umí žirafa plavat? Vy to nevíte? My vám to řekneme, zeptejte se přírodovědců.

Položit dotaz

Výhody registrace

Karta přírodovědce vám zajistí volný vstup do muzeí PřF UK.

Zobrazit výhody

Archiv

Odebírat novinky


banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

banner

Přírodovědci

  • O projektu
  • Naši partneři
  • Razítková samoobsluha
  • Autoři
  • Vědci
  • Zeptejte se přírodovědců
  • FAQ
  • Výhody registrace

Učitelé

  • Registrace
  • Nabídka služeb

E-shop

  • Registrace
  • Otevírací doba
  • Vše o nákupu
  • Reklamační řád

Kontakt

Všechny kontakty
Pro média
Copyright © 2013, Prirodovedci.cz jsou komunikačním projektem Přírodovědecké fakulty UK v Praze. Vytvořilo Andweb s.r.o. Mapa stránek