Двустворчатые моллюски (Bivalvia) — класс морских и пресноводных беспозвоночных животных. Они обитают практически во всех водоёмах мира. В основном ведут прикреплённый образ жизни, хотя некоторые виды способны к активному передвижению. Например, сердцевидка перемещается со скоростью до 20 см/мин.

Питаются двустворчатые моллюски планктоном, бактериями, детритом и другими мелкими организмами. Их рацион зависит от вида и места обитания. Например, мидии фильтруют воду, питаясь фитопланктоном, а устрицы питаются взвешенными в воде частицами органического вещества.

Размножаются двустворчатые моллюски внутренним оплодотворением. Самки откладывают яйца в воду, где происходит их дальнейшее развитие. Из яиц выходят личинки, которые затем оседают на дно и превращаются во взрослых особей.

Мидии — это элемент биологического мира, который имеет большое значение как для экосистемы, так и для понимания состояния природной среды. Из-за своего спокойного образа жизни мидии становятся наглядным индикатором происходящих изменений в воде. При изучении статуса и поведения мидий, а также уровня загрязнения воды элементами или соединениями, можно сделать вывод о состоянии местной экосистемы.

Ученые из России применили этот принцип в своих исследованиях. Собрав данные о мидиях и применив их в обучении нейросетей, они создали мониторинговые системы для отслеживания состояния водной среды в реальном времени.

Новизна работы заключается в применении алгоритмов машинного обучения к данным активности двустворчатых моллюсков, используемых в качестве биосенсоров в системе биомониторинга водоемов. Разработанный алгоритм обнаружения аномалий будет эффективно встроен в ПО автоматизированного комплекса биомониторинга водной среды.

Елена Вышкваркова
ведущий научный сотрудник Института природно-технических систем (Севастополь)

Результат оказался впечатляющим: разработанные искусственные интеллекты опередили по скорости и точности обнаружения аномалий классические алгоритмы. Кроме того, ученые отмечают, что в качестве биоиндикаторов можно использовать не только мидий, но и других водных организмов, чье поведение чувствительно к изменениям в окружающей среде.

В частности, для отслеживания изменений в составе воды к раковинам моллюсков были прикреплены магниты и датчики Холла с различными сенсорами. Используя три алгоритма машинного обучения для анализа данных, исследователи смогли сделать два важных вывода. Во-первых, искусственный интеллект правильно оценивает состояние водной среды. Во-вторых, скорость обнаружения аномалий не превышает 20 минут, что является очень быстрым результатом.