Älykkäät algoritmit voivat estää vääriä kaloja vaeltamasta joessa

Energiantuotanto ja luonto kohtaavat harvoin yhtä selkeästi kuin vesivoimaloiden ja vaelluskalojen ollessa kyseessä. On valtavat määrät virtaavaa vettä, joka luo energiaa ja toisaalta lohet ja muut kalat, jotka vaeltavat jokia pitkin ja joiden tulee päästä voimalaitosten ohi.

Stornorrfors on yksi Ruotsin suurimmista vesivoimaloista, ja se sijaitsee Umeälven-joessa Uumajasta länteen. Vuonna 2010 Vattenfall asensi sinne uudet kalaportaat, jotta kutukalat pääsevät voimalaitoksen ohitse, muutama vuosi sitten otettiin ensiaskeleet kohti kalatunnistusjärjestelmää, jonka tarkoitus on helpottaa kalojen ja niiden liikkeiden havainnointia, luokittelua ja analysointia.

-Keksimme tavan määrittää lohen ominaisuudet, sanoo Patrik Andreasson, Vattenfallin tutkimus- ja kehitystyön asiantuntija.

-Ja tänään meillä on toimivat algoritmit, jotka tunnistavat erittäin hyvin kalojen koon ja sienitautien esiintymisen sekä sen, onko kala luonnonvarainen tai viljelty, lohien rasvaevän leikkauksen perusteella.

Naaraskalojen seuranta vaikeaa

Teknologiaa käytetään sen tutkimiseksi, mitkä kalat kulkevat pitkin kalaportaita ja tavoitteena on seurata lajien kehitystä pidemmän ajan kuluessa. Esimerkiksi kun viljeltyjä lohia lasketaan Umeälven-jokeen, on mahdollista tekoälyä käyttämällä saada selville, kuinka moni niistä palaa takaisin ja seurata myös luonnonvaraisten lohien vaellusta viereiseen Vindelälven-jokeen.

Viime vuosina kalantunnistus on kehittynyt nopeasti ja teknologian tarjoajia on useita. Silti parannettavaa ja muutettavaa on, etenkin siinä, mitä lohen ominaisuuksia algoritmit tunnistavat.
Sukupuoli on ratkaiseva, ja yksi vaikeimmista kutulohen ominaisuuksista. Naaraskalojen seuraaminen on erityisen tärkeää. Mitä enemmän on naaraita, sitä enemmän mätiä ja pikkukaloja ja pitkällä aikavälillä enemmän aikuisia kaloja. Koska naaraiden ja koiraiden erottaminen on erittäin vaikeaa, etenkin kauden alussa, sukupuolen tunnistaminen Stornorrforsenissa tehdään tällä hetkellä manuaalisesti ja visuaalisesti kokeneen henkilöstön toimesta.

-Jos aiomme käyttää algoritmeja ihmisten sijaan, algoritmien on oltava yhtä hyviä, sanoo Andreasson.

-Tämä on erittäin vaikeaa nyt, varsinkin kauden alussa. Olemme tehneet ensimmäisen yrityksen kehittää tekoälyä, joka tunnistaa myös sukupuolen. Se toimii, mutta ei vielä tarpeeksi hyvin. Jatkamme sen kehittämistä ja testaamme sitä tämän kauden lopussa. Tämä on meille tärkeä asia, jota tulemme työstämään koko tämän vuoden ajan.

Tulevaisuuden tavoite: estää vieraslajien leviäminen

Kalantunnistusteknologiaa voidaan käyttää paitsi oikean tyyppisten kalojen havaitsemiseen, myös vieraslajien löytämiseen.

-Aiomme avata joitain vesistöjä, luultavasti ensin Dalälven-joen, ja päästää vaelluskaloja sinne, sanoo Andreasson.

-Saattaa olla, että haluamme estää vieraslajien, kuten mustatokkojen, vaelluksen vesistöjen yläjuoksulle. Suunnitelmissamme on käyttää älykkäitä algoritmeja vapauttamaan ne kalat, jotka kuuluvat sinne, mutta lähettämään takaisin ne, jotka eivät kuulu sinne.

Ongelma esimerkiksi mustatokkojen ja monien muiden vieraslajien kanssa on, että ne lisääntyvät nopeasti, käyttävät muiden lajien ruokaresursseja sekä syövät muiden lajien mätiä, mikä vähentää tärkeämpien lajien populaatioita. Mustatokot ovat esimerkki lajista, joka on erittäin sopeutuvainen ja voi elää sekä makeassa että suolaisessa vedessä.

Tiedon jakaminen on itsestäänselvyys

Riippumatta siitä, miten tämänkaltaista tekoälyteknologiaa käytetään tulevaisuudessa, tavoitteena on, että se on saatavilla kaikille,  jotka sitä tarvitsevat.

Laboratorio, joka työskentelee kalantunnistuksen parissa, on ainutlaatuinen koko maailmassa puhtaasti teknisesti, mutta ehkä vielä enemmän sen työskentelytavan läpinäkyvyyden takia. Patrik Andreasson kertoo, että jokin aika sitten ranskalaisen voimayhtiön EDF:n väkeä kävi vierailulla ja kollegat Norjasta, Kanadasta, Yhdysvalloista ja Saksasta ovat osoittaneet myös kiinnostusta.

-Avoimuus on meiltä tietoinen valinta, josta kaikki ovat samaa mieltä. Niin kauan kuin tiedon pitämisestä ei ole kilpailuetua, ei ole mitään syytä salata asioita, päinvastoin. Kalojenvaelluksen ja suuren mittaluokan vesivoiman alueella tieto on niin vähäistä ja mielipiteitä niin paljon, että haluamme uuden oppimamme tiedon välittyvän ja lisäävän faktapohjaista perustaa.

Vattenfall tekee myös yhteistyötä yliopistojen kanssa, jotka ovat hyviä analysoimaan materiaalia sekä myös jakamaan tuloksia. Verkkosivuilta löytyy yli 20 000 merkittyä kuvaa, joita kuka tahansa voi käyttää uusien algoritmien luomiseen.

-Kyseiset kuvat ovat kovaa valuuttaa kenelle tahansa, joka työskentelee kalantunnistuksen parissa. Meillä ei ole aikomusta tehdä tästä tuotetta. Sen sijaan haluamme, että materiaali on kaikkien saatavilla.

Pääkuva: GettyImages