Сказка об альбатросе и алгоритм
Это история об альбатросах, одной из самых знаковых и находящихся под угрозой исчезновения групп птиц, о промышленном рыболовстве в самых отдаленных районах океана, которое их убивает, и об удивительном эксперименте в области машинного обучения, который может помочь их спасти
Сара Бладен
Стефани Виннард - человек в командировке. Проще говоря, эта миссия состоит в том, чтобы положить конец случайной гибели десятков тысяч альбатросов каждый год в рыболовной отрасли.
Виннард знает об альбатросах все. Получив степень по биологии и получив лицензию на пометку птиц (да, такое есть), она провела три холодных года в субантарктике, изучая этих необычных птиц, измеряя их яйца, пометив их ноги, наблюдая за каждым их движением.
Последние два с половиной года Виннард был частью Целевой группы по альбатросам, специализированного подразделения, созданного в 2006 году RSPB (BirdLife в Великобритании) и Birdlife International. Целевая группа занимается сокращением случайных убийств альбатросов, которые происходят каждый год из-за современных методов промышленного промысла и которые угрожают вымиранию почти трех четвертей всех видов альбатросов.
«Жизнь нелегка для морских птиц, и особенно для альбатросов». - говорит Виннард. «Они не только живут в чрезвычайно суровых условиях и медленно размножаются, но и сталкиваются с многочисленными человеческими угрозами своему выживанию, в первую очередь со стороны рыболовства. Альбатросы, наряду с другими морскими птицами, такими как буревестники, кормятся в светлое время суток и их непреодолимо привлекают тянущиеся за ними лески с наживкой ». - говорит Виннард.
Основная проблема связана с ярусным, широко распространенным методом лова тунца и других океанских или пелагических видов по всему миру. Ярусы - это именно то, что предполагает их название - лески, иногда длиной до 80 миль (это длина трех марафонов), натянутые на три тысячи крючков с наживкой и «установленные» позади рыболовных судов. Подписывайтесь на нашу новостную рассылку!
Из всех способов, которыми непреднамеренно убивают животных в результате деятельности человека, немногие кажутся более бессмысленными, чем утопление огромных морских птиц, попавших в ловушку на рыболовные крючки, нацеленные на совершенно другие виды. К сожалению, та же участь постигает черепах, акул и других морских существ. Официальный термин, используемый для обозначения этого случайного побочного ущерба морской жизни, вызванного рыболовством, - «прилов», одно из тех слов, которые решительно решают проблему, вызывающую глубокую озабоченность.
«Птицы устремляются к лодкам в поисках бесплатной еды, но часто она бывает последней». - говорит Виннард. «По оценкам, около 100 000 альбатросов ежегодно погибают в результате ярусного и тралового промысла по всему миру, когда они оказываются на крючке и тонут, или ударяются траулерными тросами и утаскиваются под воду. Такой уровень «прилова» в рыболовной отрасли крайне неприемлем для птиц, которым может потребоваться до 10 лет, чтобы начать размножаться ».
Рыбная ловля - главная угроза для альбатросов, но не единственная опасность, созданная человеком. Изображение птенца альбатроса, убитого пластиковой зубочисткой в глотке, в последней серии BBC Blue Planet стало убедительным доказательством воздействия пластикового загрязнения на морскую жизнь. Также трудно забыть фотографии Виннарда, на которых изображены ряды утонувших, заболоченных альбатросов, буревестников и других морских птиц, лежащих на палубах судов.
Целевая группа напрямую работает с рыбаками и руководителями промыслов во всем мире над практическими решениями по сокращению числа морских птиц, погибающих от ярусных и траулеров. В результате многие страны и пять региональных рыбохозяйственных организаций (РРХО), отвечающих за регулирование далеко мигрирующих туннелей, в настоящее время приняли меры, требующие использования так называемых «смягчающих мер» для снижения смертности птиц.
Суда ярусного промысла, работающие во многих районах открытого моря (то есть в районах за пределами национальных вод, более чем в 200 морских милях от берега), где широко распространены альбатросы, теперь должны использовать по крайней мере две из трех смягчающих мер при постановке своих ярусов. Они могут использовать утяжелители, чтобы их лески быстро погружались под поверхность, чтобы птицы не могли достать приманку, они могут прикрепить отпугивающие птиц лески или веревки «Тори», натянутые яркими лентами, чтобы отпугнуть птиц, или они могут принять ночь установка - где лески для рыбалки выставляются только между закатом и рассветом, когда птицы менее активны.
Поскольку альбатросы питаются только днем, постановка ярусов ночью - эффективный способ гарантировать, что они не попадутся на крючок и не погибнут.
Мониторинг использования этих смягчающих мер представляет проблему. Ярусные суда могут находиться в одиночестве до 18 месяцев, на некоторых судах есть наблюдатели на борту для наблюдения за промысловой деятельностью, что снижает степень влияния правительств на эти флотилии.
Как отметит любой защитник природы, создание правил - это только первая часть эффективных действий - властям также необходимы возможности для проведения мониторинга соблюдения. Когда что-то происходит в самых отдаленных уголках земного шара, как правительства могут это делать?
В настоящее время, когда у судов нет наблюдателей на борту, чтобы сообщать о рыболовном поведении, все, что нужно делать, - это самоотчетность. Страны, чей флот должен использовать эти меры, сообщают о сильно различающихся уровнях ночной постановки (от 29% до 85%), но долгое время подозревалось, что многие суда не действуют так, как они говорят. Как власти узнают, что это действительно так? Это вызов, который побудил Стефани Виннард войти в мир машинного обучения и алгоритмов в Global Fishing Watch (GFW). Ведущий исследователь GFW Дэвид Крудс уже 3 года работает над совершенствованием методов отслеживания деятельности рыболовных судов с использованием данных о местоположении судов, передачи транспондеров автоматизированной информационной системы (AIS) с бортовой системы наблюдения и обнаружения спутников. До сих пор работа была сосредоточена на анализе собранных данных для картографирования масштабов глобального промысла в географическом и временном отношении (например, когда мораторий на промысел / не действует). Все это в своем роде является новаторским, но RSPB и Birdlife хотели совершенно нового уровня детализации. Может ли GFW «обучить» свои компьютеры распознавать точные маневры, которые судно выполняет во время постановки и выборки яруса, чтобы увидеть, действительно ли постановка происходила ночью? «Это был новый вызов». Kroodsmsays ». Мы сделали нечто совершенно беспрецедентное: мы обучили машины, чтобы увидеть, могут ли они детально определять поведение судна. Оказывается, могут. До сих пор мы могли только сказать, ловило ли судно или не ловило рыбу, мы не могли углубиться и определить, когда они устанавливают леску, когда вытаскивают ее… теперь мы можем ». Он добавляет, что эти же методы, возможно, в будущем смогут даже определять виды, на которые нацелены суда »
Команда GFW использовала данные за 2017 год, полученные от более чем 60 спутников, работающих на орбите, что соответствует более чем 300 пелагическим ярусоловам, работающим в южной части Атлантического, Индийского и Тихого океанов (к югу от 25/30 градусов широты в зависимости от ситуации) для обучения модели яруса. параметр. Это одни из самых удаленных рыболовных угодий на Земле
Исследования показали, что показатели прилова птиц внезапно увеличиваются за час до восхода солнца, на рассвете, когда птицы начинают кормиться, что указывает на то, что для эффективной ночной постановки весь набор должен начинаться после морских сумерек и заканчиваться до рассвета. Действительно, это лучшая практика, изложенная в Соглашении о сохранении альбатросов и буревестников (ACAP). Имея это в виду, начало и конец наборов, как это было предсказано алгоритмами нейронной сети GFW, затем сравнивались со временем морского рассвета и заката в месте нахождения судна, чтобы определить соответствие ночной постановке. Более 15000 наборов судов были проанализированы в усовершенствованный набор данных. То, что обнаружила команда GFW, было поразительным и тревожным
Фактическое использование правильной ночной настройки (полностью в часы сумерек и рассвета) было очень низким. 85% постановок проводились с перекрытием дневного света более чем на два часа, что означает, что только 15% судов (или, возможно, даже меньше) устанавливают свои линии полностью ночью. Это очень низкий уровень соблюдения, учитывая, что некоторые страны самостоятельно сообщили об использовании 85% ночных сетов.
Еще более тревожно то, что данные показывают, что большинство судов, которые заходят в дневное время, перекрываются с морским рассветом, а не с морскими сумерками, как раз в то время, когда активность кормления морских птиц высока.
«Это очень разочаровывающе показало, что очень немногие суда перевели свои промысловые операции на ночную постановку. Но цель этого исследования не в том, чтобы показывать пальцем на этом этапе ». Виннард подчеркивает. «Мы делимся результатами со странами, суда которых изучались. Мы надеемся, что страны осознают потенциал этой технологии как очень рентабельный инструмент, который поможет им в обеспечении устойчивого мониторинга и внедрении передовой практики ».
«Самый важный вывод из этого заключается в том, что наши результаты показывают, что можно использовать независимые данные о соответствии, чтобы оценить ночную настройку с точностью до двух часов». Kroodsmsays «В будущем подобная технология может быть использована для информирования стран и RFMO о внедрении ночных постановок в гораздо большем масштабе, чем это возможно в настоящее время, только с использованием традиционных наблюдателей».
Есть также потенциально еще более далеко идущие применения этого нового детального уровня анализа. Рыболовные флоты используют широкий спектр методов и орудий лова для вылова улова, и все они подлежат различным типам регулирования в различных промыслах, чтобы уменьшить их воздействие на нецелевые виды. Новое ноу-хау GFW может означать, например, что соблюдение требований по сокращению других видов прилова, таких как исчезающие акулы, может подвергаться гораздо более тщательной проверке.
Крудсми полон надежд. «Постепенно, работая с партнерами, мы раскрываем ранее непрозрачный мир глобального рыболовства и его влияния на биоразнообразие океана. Он дает понять, что технологии вместе с прозрачностью позволят добиться эффективного управления глобальным рыболовным флотом.”
Наконец, вернемся к необыкновенному альбатросу. Как-то приятно, что видам, известным своими долгими планерными полетами (10 000 миль без закрылков в одном путешествии с отслеживанием GPS), теперь можно помочь с помощью спутников, движущихся по орбите Земли. Приятно также то, что эта технология при правильном моделировании данных может также помочь сохранению других морских обитателей, находящихся под угрозой исчезновения. Это было бы подходящим ответом 21 века на печальную судьбу великой птицы из этого знаменитого стихотворения.
Мировой морской