Российские ученые создали первый «цифровой паспорт» арктического микропластика

Благодаря базе данных Microscan нейросети смогут ускорить процесс идентификации микропластика, а экологи получат точный инструмент для подсчета пластикового мусора

Ученые из Новгородского государственного университета и Института океанологии РАН собрали самую большую в мире открытую базу инфракрасных спектров микропластика из вод Восточной Арктики - Microscan. Теперь нейросети смогут с точностью более 96% отличать полиэтилен от полипропилена прямо в океане, а экологи получат точный инструмент для подсчета пластикового мусора.

Исследование выполнено в рамках мегагранта «Новые подходы к решению проблемы микропластика как потенциальной угрозы человеку и окружающей среде» и опубликовано в журнале Scientific Data.

Обнаруженные в море микрочастицы сначала надо идентифицировать - являются ли они кусочками пластика или какими-то другими частицами. Кроме того, существует не так много баз инфракрасных спектров микропластика, и обычно они существенно меньшего размера. Для того, чтобы ускорить процесс идентификации микропластика необходимо обучить нейросетевые модели, качество «работы» которых существенно улучшается при увеличении размера баз данных, которые используются для обучения. По словам ученых, разработанная база данных Microscan - не только самая большая в мире, но и первая база данных микропластика в Арктике.

Каждая найденная частица исследовалась в инфракрасном свете без какой-либо дополнительной химической очистки. Проверку результатов идентификации проводили с помощью трех разных подходов: спектральное сопоставление, искусственный интеллект, экспертный контроль: опытные химики перепроверяли спорные спектры вручную.

Базу можно назвать «универсальным учебным пособием для машинного обучения». Она позволяет алгоритмам учиться работать с настоящими частицами «из природы», без дополнительной химической обработки, что очень важно в полевых условиях. Использование моделей, обученных на такой базе данных, позволит существенно ускорить идентификацию прямо во время экспедиции.

Сергей Люлин, заведующий лабораторией моделирования полимеров Центра исследования проблем микропластика НовГУ:
База содержит инфракрасные спектры 2 010 реальных частиц размером от полумиллиметра до пяти миллиметров. Сейчас она включает спектральные данные микрочастиц полиэтилена, полипропилена и полистирола - самых распространенных синтетических полимеров. Исходным материалом для нее стали микропластиковые частицы, обнаруженные в поверхностных водах в Белом, Баренцевом, Карском, Восточно-Сибирском морях и море Лаптевых в 2020-2021 годах.

Ранее портал ПОЛИ&ПРО сообщал о разработке нового подхода по выявлению количества микропластика в городах.

Novsu.ru.