Od przesyłania strumieniowego danych o ulach po akustykę – SAS wykorzystuje uczenie maszynowe i analizy, aby zwiększyć populację pszczół

Data opublikowania: 20 maja 2020 r

KARY — SAS chce pomóc w ratowaniu najważniejszego na świecie zapylacza roślin spożywczych — pszczoły miodnej. I dzieje się to na podwórku Trójkąta.

Zbiegając się ze Światowym Dniem Pszczół, firma zajmująca się analizą oprogramowania Cary-base potwierdziła dzisiaj, że pracuje nad trzema oddzielnymi projektami, w ramach których technologia monitoruje, śledzi i ulepsza populacje zapylaczy na całym świecie.

Obejmują one obserwację w czasie rzeczywistym warunków panujących w ulach za pomocą „systemu strumieniowania akustycznego”; współpraca z Appalachian State University nad światową liczbą pszczół w celu wizualizacji danych dotyczących światowej populacji pszczół; i dekodowanie komunikacji pszczół, aby zmaksymalizować ich dostęp do pożywienia.

„Dzięki zastosowaniu zaawansowanej analityki i sztucznej inteligencji do monitorowania zdrowia uli mamy jako społeczeństwo większe szanse na zabezpieczenie tej niezwykle ważnej części naszego ekosystemu, a ostatecznie także naszych dostaw żywności” – powiedział Oliver Schabenberger, dyrektor operacyjny i dyrektor ds. technologii SAS, w oświadczenie.

BEZINWAZYJNE MONITOROWANIE STANU ULI

Naukowcy z oddziału SAS IoT opracowują m.in „system monitorowania bioakustycznego” do nieinwazyjnego śledzenia stanu uli w czasie rzeczywistym przy użyciu narzędzi do cyfrowego przetwarzania sygnałów i algorytmów uczenia maszynowego dostępnych w oprogramowaniu SAS Event Stream Processing i SAS Viya.

Zespół rozpoczął prace, podłączając czujniki do czterech uli Bee Downtown firmy SAS w jej siedzibie w Cary w Karolinie Północnej przesyłanie strumieniowe danych ula bezpośrednio do chmury, aby stale mierzyć punkty danych w ulu i wokół niego, w tym wagę, temperaturę, wilgotność, aktywność lotu i akustykę. Wykorzystano modele uczenia maszynowego typu in-stream do „słuchania” dźwięków w ulu, które mogą wskazywać stan zdrowia, poziom stresu, roje i status królowej pszczół.

Aby mieć pewność, że do określenia zdrowia i szczęścia pszczół wykorzystywane będzie jedynie szum ula, badacze zastosowali solidną analizę głównych składowych (RPCA), technikę uczenia maszynowego, w celu oddzielenia obcych lub nieistotnych dźwięków od dźwięków zebranych przez mikrofony w ulu.

Naukowcy odkryli, że dzięki możliwościom RPCA byli w stanie wykryć „piczenie” robotnic w tym samym zakresie częstotliwości, w jakim dziewicza królowa piszczy po roju, co prawdopodobnie umożliwiło ocenę obecności królowej. Następnie badacze zaprojektowali zautomatyzowany rurociąg do wykrywania rurociągu królowej podążającego za rojem lub rurociągu robotniczego, który ma miejsce, gdy kolonia jest pozbawiona królowej.

SAS stwierdziło, że analiza akustyczna może natychmiast zaalarmować pszczelarzy o zniknięciu matek, co jest niezwykle ważne dla znacznego ograniczenia wskaźników utraty rodzin. Szacuje się, że roczny wskaźnik strat w uli w USA przekracza 40 procent, a 25–40 procent tych strat wynika z niepowodzenia królowej.

Zdaniem SAS, dzięki temu systemowi pszczelarze będą mogli lepiej poznać swoje ule bez konieczności przeprowadzania czasochłonnych i uciążliwych inspekcji ręcznych.

„Jako pszczelarz znam skalę wpływu pszczół na nasz ekosystem i inspiruje mnie poszukiwanie innowacyjnych sposobów hodowania zdrowszych pszczół z korzyścią dla nas wszystkich” – powiedziała Anya McGuirk, wybitna specjalistka ds. statystyki badań w dziale IoT w firmie SAS.

Naukowcy oświadczyli, że planują wkrótce wdrożyć system transmisji akustycznej i nadal szukają sposobów na szersze wykorzystanie tej technologii, aby pomóc pszczołom miodnym, a ostatecznie ludzkości.

WIZUALIZACJA POPULACJI ZAPYLACZY NA ŚWIECIE

SAS uruchamia także wizualizację danych, która przedstawia pszczoły „policzone” na całym świecie Światowa liczba pszczół, inicjatywa, której współzałożycielem jest Centrum Badań i Edukacji Analitycznej (CARE) na Uniwersytecie Stanowym Appalachów.

Cel: zaangażowanie obywateli na całym świecie w robienie zdjęć pszczołom, co będzie pierwszym krokiem w stronę zrozumienia przyczyn ich alarmującego spadku liczebności – twierdzi SAS.

„World Bee Count umożliwia nam gromadzenie danych o pszczołach w celu zarówno wizualizacji populacji pszczół na naszej planecie, jak i stworzenia jednego z największych i najbardziej pouczających zbiorów danych o pszczołach w dotychczasowej historii” – powiedział Joseph Cazier, profesor i dyrektor wykonawczy CARE na Uniwersytecie Stanowym w Appalachach, w oświadczenie.

Na początku maja uruchomiono aplikację World Bee Count, z której mogą korzystać użytkownicy – zarówno pszczelarze, jak i ogół społeczeństwa, zwani „naukowcami zajmującymi się danymi obywatelskimi” – umożliwiającą dodawanie punktów danych do Globalnej mapy zapylaczy. W aplikacji pszczelarze mogą wprowadzić liczbę posiadanych uli, a każdy użytkownik może przesłać zdjęcia zapylaczy ze swojego aparatu lub z aparatu w aplikacji. Dzięki SAS Visual Analytics SAS stworzył mapę wizualizacyjną do wyświetlania zdjęć przesyłanych przez użytkowników za pośrednictwem aplikacji, co – jak twierdzi – mogłoby potencjalnie dostarczyć informacji na temat warunków prowadzących do powstania najzdrowszych populacji pszczół.

SAS twierdzi, że na przyszłych etapach projektu solidny zbiór danych utworzony z aplikacji może pomóc grupom takim jak uniwersytety i instytuty badawcze w lepszym opracowaniu strategii ratowania tych ważnych stworzeń.

WYKORZYSTANIE UCZENIA MASZYNOWEGO DO MAKSYMALIZACJI DOSTĘPU PSZCZÓŁ DO ŻYWNOŚCI

Reprezentująca region nordycki drużyna z Amesto NextBridge zwyciężyła Hackaton SAS EMEA 2020, w którym wezwano uczestników do poprawy zrównoważonego rozwoju za pomocą SAS Viya. W ich zwycięskim projekcie wykorzystano uczenie maszynowe, aby zmaksymalizować dostęp pszczół do pożywienia, co z kolei przyniosło korzyści zaopatrzeniu ludzkości w żywność.

We współpracy z Pszczołyzespół opracował system zdolny do automatycznego wykrywania, dekodowania i mapowania „machania” tańców pszczół przy użyciu uli obserwacyjnych Beefutures i SAS Viya.

„Ręczna obserwacja wszystkich tych tańców jest praktycznie niemożliwa, ale wykorzystując nagrania wideo z uli i szkoląc algorytmy uczenia maszynowego do dekodowania tańca, będziemy w stanie lepiej zrozumieć, gdzie pszczoły znajdują pożywienie” – powiedział Kjetil Kalager, kierownik ds. zespół Amesto NextBridge i Beefutures. „Zaimplementowaliśmy te informacje, wraz ze współrzędnymi ula, kątem słońca, porą dnia i rolnictwem wokół uli, na interaktywnej mapie w SAS Viya, dzięki czemu pszczelarze mogą z łatwością odszyfrować te informacje o ulu i w razie potrzeby przenieść się do lepiej dostosowanego środowiska”.

SAS twierdzi, że systematyczne monitorowanie w czasie rzeczywistym tańców machających pozwala pszczołom działać jako czujniki w swoich ekosystemach. Może także odkryć inne informacje, które pszczoły przekazują poprzez taniec, które mogą pomóc nam ocalić i chronić ich populację.

Oryginalne źródło artykułu: WRALTechWire