باستخدام نماذج Ultralytics YOLO، أتمتت MarineSitu اكتشاف الحياة البرية حول أنظمة الطاقة البحرية، وحققت وقت تشغيل تجاوز 96%، وخفضت مراجعة التسجيلات اليومية إلى ساعة أو ساعتين فقط.
إن مراقبة البيئات تحت الماء وأنظمة الطاقة البحرية ليست سهلة، لكنها ضرورية لفهم تفاعل هذه البنية التحتية مع النظام البيئي المحيط وضمان تشغيلها بأمان دون الإضرار بالحياة البرية. وكان على الباحثين تقليديًا فحص ساعات من التسجيلات تحت الماء يدويًا، وهي مهمة تزيد صعوبتها المياه العكرة والتيارات القوية وضعف الرؤية المتفاوت.
تساعد MarineSitu الباحثين والمؤسسات على مراقبة البيئات تحت الماء وفهمها باستخدام كاميرات عالية الدقة، والرؤية الحاسوبية، وسونارات تصويرية، ومستشعرات بيئية، ونماذج تعلم آلي. فعلى سبيل المثال، تستطيع أنظمتها استخدام نماذج Ultralytics YOLO للتعرف على الحياة البرية وتتبعها أثناء تحركها حول توربينات المد والجزر وغيرها من البنى التحتية للطاقة البحرية.
مراقبة بحرية أذكى بفضل ابتكارات الذكاء الاصطناعي#
تأسست MarineSitu عام 2016، ونشأت من أبحاث في مركز الطاقة البحرية للمحيط الهادئ (PMEC) ومختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة واشنطن (APL). واليوم، تعمل الشركة مع مؤسسات مثل وزارة الطاقة الأمريكية والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية.
من خلال منصات مثل SaltySuite™، تدمج MarineSitu أنظمة الأجهزة المصممة خصيصًا، بما فيها الكاميرات والسونارات والهيدروفونات، مع نماذج اكتشاف مدعومة بالذكاء الاصطناعي لمراقبة البيئات المعقدة تحت الماء وتحليلها. وعلى وجه الخصوص، تطبق MarineSitu مهام الرؤية الحاسوبية مثل اكتشاف الأجسام (تحديد الحيوانات أو الأجسام الفردية والتعرف عليها داخل الصورة)، وتصنيف الصور (إسناد تسمية إلى صورة كاملة استنادًا إلى محتواها)، وتتبع الأجسام (متابعة الأجسام المكتشفة عبر إطارات متتالية لتحليل حركتها)، لتقديم رؤى آنية تدعم أبحاث الطاقة البحرية ومصايد الأسماك والبيئة.
لماذا تكون المراقبة تحت الماء أصعب مما تبدو عليه#
إن مراقبة البيئات البحرية أصعب بكثير من رصد الظروف على اليابسة. فقد تتراجع الرؤية دون إنذار، وتحرك التيارات القوية المعدات، وقد تحجب الكائنات البحرية سريعًا الكاميرات والمستشعرات. كما يمكن أن تتغير الظروف من ساعة إلى أخرى، ما يصعّب جمع البيانات باستمرار.
ويشكل ذلك اختناقًا كبيرًا للباحثين ومشغلي الطاقة. فقد تنتج المشاريع مئات التيرابايتات من بيانات الفيديو والسونار والصوت، ما يجعل المراجعة اليدوية بطيئة وغير عملية.
وتواجه المواقع البحرية النائية تحديات إضافية، مثل محدودية عرض النطاق الترددي، ما يصعّب إرسال ملفات الفيديو الكبيرة إلى السحابة. ويزيد ذلك تكاليف التشغيل ويثير مخاوف تتعلق بأمن البيانات.
لحل هذه التحديات، تستخدم MarineSitu نهج الذكاء الاصطناعي الطرفي، الذي يعالج البيانات مباشرةً على الأجهزة الموجودة تحت الماء بدلًا من الاعتماد على نقلها إلى السحابة. ويتيح ذلك اكتشاف الحياة البرية والأحداث البيئية في الوقت الفعلي، ويقلل كمية البيانات التي يحتاج الباحثون إلى مراجعتها، ويحافظ على موثوقية المراقبة حتى في ظروف المحيط المتقلبة ومنخفضة النطاق الترددي.
اكتشاف فوري تحت الماء باستخدام نماذج Ultralytics YOLO#
تنشر MarineSitu أنظمة المراقبة حول بنى تحتية صعبة في البيئات تحت الماء، بما فيها توربينات المد والجزر والموانئ والمنشآت البحثية والمراصد البيئية طويلة الأمد، لرصد تفاعل الحياة البحرية مع هذه المنشآت. وتدمج حزمة المراقبة القابلة للتكيف (AMP) كاميرات بصرية عالية الدقة، وسونارات تصويرية، وهيدروفونات، وإضاءة LED، وأنظمة مضادة للتلوث الحيوي تحافظ على نظافة العدسات والمستشعرات لأشهر في كل مرة.
ولتحليل التدفق المستمر للبيانات متعددة الوسائط، تستخدم MarineSitu نماذج Ultralytics YOLO مدرّبة خصيصًا لتحليل تسجيلات الفيديو في الوقت الفعلي. وتكتشف هذه النماذج الأنواع البحرية وتتبعها أثناء عبورها مناطق مثل مجال تأثير التوربين، وتُعلّم الأحداث المهمة تلقائيًا وتزامنها مع تسجيلات السونار والصوت المرتبطة بها.
على سبيل المثال، عندما ينجرف قنديل بحر قرب التوربين، يمكن لتقنية تقسيم الكائنات الفردية، المدعومة بنماذج Ultralytics YOLO مثل Ultralytics YOLOv8 وUltralytics YOLO11، تحديد حدوده كاملةً في الصورة. ويضمن ذلك تسجيل تفاعلات الحياة البرية بتفاصيلها السياقية الكاملة، بدلًا من ضياعها ضمن ساعات من اللقطات التي لا تتضمن أحداثًا.
الشكل 1. مثال على استخدام نماذج Ultralytics YOLO لاكتشاف قناديل البحر وتجزئتها.
لماذا اختيار نماذج Ultralytics YOLO؟#
توفر نماذج Ultralytics YOLO لـ MarineSitu السرعة والدقة اللازمتين للاكتشاف الفوري في البيئات المعقدة تحت الماء. وتعمل نماذج مثل YOLOv8 وYOLO11 بكفاءة على أنظمتها الطرفية، ويمكن تصديرها إلى تنسيقات مثل TensorRT.
تحقق مراقبة MarineSitu باستخدام Ultralytics YOLO وقت تشغيل بنسبة 96%.#
أدى استخدام MarineSitu لنماذج Ultralytics YOLO إلى مراقبة موثوقة وفورية للحياة البرية خلال عمليات نشر طويلة الأمد في ظروف محيطية صعبة.
في عملية نشر استمرت 141 يومًا في شمال غرب المحيط الهادئ، حافظت حزمة المراقبة القابلة للتكيف من MarineSitu، أو AMP، على وقت تشغيل تجاوز 96% رغم التيارات القوية وضعف الرؤية واستمرار ضغط التلوث الحيوي. وأبقت أنظمة مكافحة التلوث الحيوي منافذ الكاميرات والأضواء والسونارات التصويرية نظيفة طوال المدة، ما ضمن بيانات عالية الجودة ومتسقة.
ومع تشغيل YOLO باستمرار على النظام، تمكن الباحثون من متابعة الفقمات والأسماك والأنواع الأخرى أثناء تحركها حول التوربين. وقلل اكتشاف الأجسام الآلي وترشيح الأحداث وقت المراجعة اليدوية بدرجة كبيرة. ووفقًا لباحثين من PNNL وUW-APL، لم تستغرق مراجعة الأحداث التي علّمها YOLO في كثير من الأحيان سوى ساعة أو ساعتين يوميًا، مقارنةً بالوقت الطويل الذي يستغرقه فحص التسجيلات غير المفلترة.
الشكل 2. اكتشاف فقمة باستخدام نموذج Ultralytics YOLO.
ومن خلال الجمع بين الأجهزة المتينة والاستشعار متعدد الوسائط والرؤية الحاسوبية في الوقت الفعلي، قدمت MarineSitu صورة متكاملة وسياقية لتفاعلات الحياة البرية، وهو أمر كان تحقيقه بالغ الصعوبة بالمراجعة اليدوية وحدها. ويساعد هذا المستوى من الموثوقية والكفاءة على تسريع التقييمات البيئية لمشاريع طاقة المد والجزر ورفع معايير أنظمة المراقبة البحرية.
توسيع نطاق الذكاء البحري الفوري#
تواصل MarineSitu توسيع قدراتها في الرؤية الحاسوبية الفورية لتشمل نطاقًا واسعًا من البيئات تحت الماء. وإلى جانب توربينات المد والجزر، تُستخدم أنظمتها المدعومة بـ Ultralytics YOLO لمراقبة الحياة البرية في الموانئ، ودعم أبحاث الشعاب المرجانية، ومراقبة سلوك الأسماك حول المنشآت العلمية، وجمع بيانات بيئية طويلة الأمد في مواقع محيطية نائية.
ومع وجود نماذج YOLO في صميم مسار الاكتشاف لديها، تركز MarineSitu على تحسين التعرف على الأنواع، وتعزيز معالجة الذكاء الاصطناعي الطرفية، وإتاحة المراقبة الآلية في مزيد من المواقع التي يصعب فيها استخدام الأساليب التقليدية أو ترتفع تكلفتها. وتهدف الشركة إلى جعل المراقبة تحت الماء أكثر كفاءة وسهولة في الوصول، مع تزويد الباحثين برؤى أوضح وأسرع حول تفاعل النظم البيئية البحرية مع النشاط البشري.
هل يثير الذكاء الاصطناعي فضولك؟ اطّلع على خيارات الترخيص لإضافة ذكاء الرؤية الاصطناعي إلى مشاريعك. وتفضّل بزيارة مستودع GitHub لمعرفة المزيد. واستكشف صفحات حلولنا للتعرف على الرؤية الحاسوبية في الروبوتات والذكاء الاصطناعي في قطاع السيارات.
بقلم
منشئ محتوى · Ultralytics
