09.04.2024
Усі ліси з комерційними рубками вже цього року потраплять під контроль супутників, а за транспортуванням лісу почне стежити за нейромережею, повідомляють у Рослісгоспі. Проведений 2022 року експеримент із розпізнавання лісовозної техніки серед потоку транспорту в Пермському краї дає надію на підвищення ефективності боротьби з «чорними лісорубами».
Система розпізнала з потоку машин 1052 транспортні засоби як лісовозну техніку, при цьому 370 фактів перевезення не знайшли підтвердження до ЛесЕДАІСу. Завдяки супутниковому моніторингу у 2023 році обсяг незаконно заготовленої деревини в країні скоротився більш ніж у 1,5 раза порівняно з 2022 роком: із 343,5 до 212,2 тис. куб. м. Кількість зафіксованих випадків незаконного рубання також значно знизилася: із 1524 до 980.
Впровадження штучного інтелекту (ІІ) у всі сфери діяльності людини рухається семимильними кроками. Виділяється фінансування на навчання нейромереж, розширено території космічного нагляду, і це приносить певні плоди, у тому числі й у лісовому господарстві. Вважається, що ця галузь досить консервативна, але зараз вона переживає технологічне зрушення.
Розвиток області штучного інтелекту та нейронних мереж відбувається щодня, і вже можна побачити кардинальні відмінності перших версій від останніх генерацій. Багато завдань, які раніше вимагали участі людини, тепер можна вирішити за допомогою нейромереж.
Порушник не залишиться поза увагою
«У міру цифрової трансформації лісової галузі у Росії технологія дистанційного моніторингу використання лісів постійно вдосконалюється. Розвиток технологій у недалекому майбутньому дозволить оперативно спрямовувати порушникам приписи про відшкодування заподіяної шкоди за незаконну вирубку лісів, виявлену супутником, так само, як зараз порушникам правил дорожнього руху надсилаються повідомлення про штрафи, зафіксовані дорожніми камерами», — цитує директора Рослесінфорга Павло.
Наразі фахівці Рослісгоспу опрацьовують фінансово-економічне обґрунтування та готують поправки до КоАП, і вже найближчим часом планується перевести штрафи з ручного на автоматичний механізм, щоб надсилати їх так само, як за порушення правил дорожнього руху. Передбачається, що це допоможе знизити навантаження на водіїв лісовозів та перевіряючих, а також зробити рух деревини прозорішим.
З 2024 кожен другий регіон Росії потрапить під супутниковий моніторинг використання лісів. Площа останнього збільшиться на 20% і досягне 300 млн. га. Це майже 42% усіх земель лісового фонду, вкритих лісами. Таким чином, уперше під приціл космомоніторингу потраплять усі ліси, де ведеться інтенсивна комерційна заготівля деревини, що дозволить набагато швидше виявити вирубування лісів без дозволу.
Переваги очевидні
Якщо нещодавно існувала думка про те, що нововведення подібного роду — модний тренд, гарне слово з майбутнього, то зараз цей інструмент довів свою ефективність у багатьох аспектах. Перевірено, що безліч завдань традиційними методами вирішувати суттєво складніше, довше та дорожче. Нейросеть дійсно здатна прискорити процес обробки інформації і зрештою підвищити якість аналізу даних — у цьому сходяться багато фахівців.
Президент РФ Володимир Путін у Посланні Федеральним зборам у 2024 році окреслив основною метою застосування штучного інтелекту автоматизацію та збільшення продуктивності праці. Ці методи є додатковою перевагою у традиційних системах дистанційного моніторингу: штучний інтелект здатний обробляти великі масиви інформації за короткий термін порівняно зі швидкістю роботи людини.
Розвиток системи космічного стеження за діяльністю людини в лісі у вигляді розширення зони безперервного дистанційного моніторингу дало можливість аналізувати космознімки на постійній основі, а не один раз на п’ять-сім днів, як за звичайного дистанційного моніторингу. Змінилася і швидкість реагування: при безперервному моніторингу перевірки на місці виявлення ознак порушень проводять протягом 5 днів, а при звичайному – протягом 30.
«АТ „Терра Тех” (входить до холдингу „Російські космічні системи” держкорпорації „Роскосмос”) та „Рослесинфорг” давно спільно експериментують із застосуванням нейромереж в аналізі космічних знімків для виявлення лісозмін, насамперед вирубок. З 2022 року ми успішно реалізували кілька проектів з безперервного моніторингу лісового фонду для окремих лісництв та змогли досягти конкретних результатів.
Експеримент показав, що з аналізі космічної інформації продуктивність зросла на 50%. Працюючи з великими територіями нейромережа ефективніше людини виявляє рубки, дозволяє звернути увагу до місця, які міг би пропустити. Крім того, опосередковано допомагає знайти невідповідності виданої на освоєння лісів дозвільної документації. Навіть коли алгоритм помиляється, на перевірку потрібно значно менше часу, ніж на повністю ручну працю», — каже перший заступник генерального директора АТ «Терра Тех» Максим Болтачов.
Технології, пов’язані зі штучним інтелектом, мають хорошу якість аналізу вихідних даних, і з кожним днем ця якість збільшується. Експерти впевнені, що нова система фіксації порушень є кроком у майбутнє для систем дистанційного моніторингу.
«Основною перевагою системи контролю лісовозів із застосуванням нейромереж та зйомки (зі стаціонарних камер або з безпілотників) можна назвати її незалежність від суб’єкта – людини. Вона не вибирає тих, хто їй подобається чи не подобається, тут не вдасться загрожувати чи намагатися дати хабар, щоб досягти потрібного результату. Доповнення цієї системи трекерами на лісовозній техніці дозволить ще й чіткіше ідентифікувати порушників за моделлю „немає трекера, але щастить ліс — отже, порушник”, — вважає генеральний директор «Агрімакс.Аеро», член Асоціації «Аеронекст» Максим Чижов.
Нейросети дозволяють реалізовувати масштабні та амбітні проекти. Таким прикладом є проект «Цифрова Земля — Сервіси»: лише завдяки застосуванню ІІ вдалося отримати інформацію про якісні та кількісні характеристики територіальних та природних активів у кожному регіоні країни. У тому числі за зріз 2022-2023 років. по лісовому комплексу отримано інформацію про вирубки, фактичний кордон лісопокритих площ та лісові гари.
«У рамках проекту територію країни вже оброблено 3-4 рази, сумарно це понад 65 млн кв. км. площі. У ручному режимі на отримання результату пішли роки, нейромережі дозволили це зробити за місяці», — ділиться Максим Болтачов.
Можемо довірити багато чого
Найпоширеніший сценарій застосування ІІ в лісовому господарстві, який уже сьогодні запровадили в деяких регіонах, — це відстеження незаконного рубання лісу. Система дозволяє в автоматичному режимі розпізнавати зміни, які у лісовому фонді. Інспекторам залишається виїхати на місце та визначити легітимність рубки.
Крім того, експериментально підтверджено, що ІІ дозволяє виявляти місця усихання дерев. Йому можна довірити обробку даних дистанційного зондування Землі і при цьому бути впевненим у швидкості та точності дешифрування космознімків та виключенні людського фактора – навмисного чи випадкового спотворення результатів.
Експерти з упевненістю кажуть, що використання нейромереж при розпізнаванні лісовозів та кругляка забезпечить високу швидкість, точність та якість у порівнянні з традиційними методами інвентаризації лісових бірж.
«Звичайно, нейромережі – це тренд поточного дня, але далеко не панацея. Сторонньому спостерігачеві може здаватися, що вирішення проблеми просте: вклалися у розробку та навчання, а потім використовуємо нескінченно та без нових витрат. Насправді це не так: як і будь-яка інша технологія, ІІ потребує регулярної кваліфікованої підтримки.
З’являються нові алгоритми, нові геодані, змінюється сам процес, за яким ведеться моніторинг. Все це потрібно враховувати та продовжувати працювати з технологією, вносити корективи, підтримувати розвиток системи за допомогою компетенцій висококваліфікованих фахівців», – вважає Максим Болтачов.
А як же людина?
Можливості людини обмежені, а ІІ, схоже, немає. Система не втомлюється, може постійно навчатися, обробляти та аналізувати дедалі більше інформації. Але чи зможе вона замінити людину? Тим, хто працює у сфері лісового господарства, хвилюватися не варто: нейромережа не залишить фахівців без роботи, хоча, як ми бачимо, може суттєво її полегшити.
«Незважаючи на те, що нейронні мережі можуть допомогти у вирішенні деяких завдань, вони не можуть повністю замінити людину у дистанційному моніторингу. По-перше, це пов’язано з тим, що нейронні мережі поки що не мають людського інтуїтивного розуміння проблеми. По-друге, вони не можуть адаптуватися до нових ситуацій і не можуть приймати рішення, що базуються на досвіді та знаннях.
Використання нейромереж – це майбутнє в обробці даних, а не данина моді. ІІ, про який раніше писали у фантастичних романах, уже почав своє зародження, і в наших силах направити його на користь для людства», — вважає директор філії Рослесінфоргу «Прибайкаллеспроект» Володимир Кузьма.
«Повністю людський ресурс неможливо замінити на нейромережі. ІІ можна довірити, наприклад, обробку космічних знімків, він зможе відслідковувати моменти, невидимі людському оку, або з величезної маси інформації швидко виділити потрібне та задати правильний напрямок діяльності.
Я не сумніваюся, що через 10 років елементи ІІ будуть застосовуватись у лісовому господарстві і це буде нормою. Але зараз первинну інформацію, скажімо, щодо лісопатологічного дослідження їй все одно надає людина. Поки що тільки працюючий безпосередньо в лісі фахівець може зробити точні виміри та внести їх до бази даних», — ділиться думкою начальник відділу дистанційних спостережень та геоінформаційних систем Центру захисту лісу Красноярського краю Дмитро Голубєв.
Алгоритми можуть бути дуже хорошими, але вони все одно не ідеальні. Підхід до моніторингу рубок, що використовується зараз, вже інтегрує кілька процесів. По-перше, аналіз знімків нейромережами, потім перевірка їх експертами та зіставлення отриманої інформації з документами. Це окремі етапи, в яких вирішальне слово завжди є за кваліфікованим профільним фахівцем», — погоджується з колегами Максим Болтачов.
Не зупиняємось на досягнутому
Два роки тому АТ «Терра Тех» та Рослесінфорг за дорученням Уряду РФ дали старт пілотному проекту з безперервного моніторингу лісового комплексу на території лісництва в Іркутській та Архангельській областях. Для спільної роботи фахівці «Терра Тех» розгорнули окреме віртуальне середовище, в якому співробітники Рослесінфоргу могли самостійно брати участь у процесі навчання штучного інтелекту.
Алгоритми «Терра Тех» здійснюють автоматичну розмітку даних, а фахівці Рослесінфорга верифікують її на основі реальних даних лісоустрою. Після цього відбувається донавчання, і цикл знову повторюється. Автоматизація, якої вдалося досягти завдяки інтеграції систем, дозволила здійснювати безперервний моніторинг паралельно із постійним навчанням мереж, тому точність постійно підвищується.
Сьогодні перед розробниками нейромереж стоїть завдання забезпечити роботу у складних умовах: на розносезонних знімках, зі снігом, хмарністю, у гірських районах та інших складних ландшафтах, щоб підвищити точність виявлення окремих видів рубок. Найчастіше заготівля ведеться саме на таких складних територіях.
Згідно з стратегією розвитку лісового комплексу до 2030 року, пріоритетним завданням зараз є цифровізація. ІІ повністю працює з цифровими даними і в майбутньому здатний змінити системи моніторингу, що діють зараз, і інтегруватися з будь-якою системою. Фахівці вбачають найбільшу продуктивність саме у комбінуванні різних підходів.
«Важливо розуміти, що використання нейромереж потребує величезних обчислювальних потужностей. Для їх застосування у системах моніторингу доведеться працювати з величезним фондом просторових даних, даних дистанційного зондування землі та табличних даних різних відомств.
Для реалізації цього завдання може знадобитися не один дата-центр. Але нейромережа – це наступний етап розвитку технологій. Тому в майбутньому для отримання найефективніших результатів інтеграція поступово торкнеться всіх відомих нам систем», – підсумовує Володимир Кузьма.
Володимир Кузьма, директор філії Рослесінфоргу «Прибайкаллеспроект»
«Кількість лісових багатств у нашій країні величезна, і роботи щодо їх збереження вистачить на всіх. Нейросеть не зможе повністю витіснити людину з процесу, а навпаки допоможе оптимізувати наші ресурси на благо збереження лісових екосистем та підтримки економіки».
Максим Болтачов, перший заступник генерального директора АТ “Терра Тех”
«Застосування відпрацьованої технології в масштабах усієї країни дасть колосальний ефект і суттєво підвищить швидкість та якість нагляду за лісами Росії. Необхідний технологічний доробок вже сформований і довів свою продуктивність. Залишилося вирішити організаційні та інфраструктурні питання».
Текст: Марина Каталакіді
https://forestcomplex.ru/digital-environment/iskusstvennyj-intellekt-v-lesnom-hozyajstve
