支持面部識(shí)別和自動(dòng)駕駛的相同技術(shù)可能很快將幫助緬因州的貝類(lèi)產(chǎn)業(yè)保護(hù)人們免受有害藻華的危險(xiǎn)影響。最近的一篇論文報(bào)道了研究人員如何使用這些深度學(xué)習(xí)算法來(lái)預(yù)測(cè)貝類(lèi)的毒性，就像氣象學(xué)家預(yù)測(cè)天氣一樣。

該論文的資深作者，資深研究科學(xué)家Nick Record說(shuō)：“深度學(xué)習(xí)方法已經(jīng)變得極為復(fù)雜，而創(chuàng)造性地使用它們可以使我們應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。” “這項(xiàng)工作將行業(yè)，資源經(jīng)理和Bigelow Laboratory研究人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合在一起，我相信通過(guò)共同努力，我們可以解決這個(gè)問(wèn)題。”

Bigelow海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室與緬因州海洋資源部(DMR)合作，使用高級(jí)研究科學(xué)家Steve Archer在2014年率先提出的先進(jìn)化學(xué)方法，每年測(cè)試成千上萬(wàn)個(gè)貝類(lèi)樣品中的毒素。這些測(cè)量值可幫助DMR判斷區(qū)域是否處于對(duì)貝類(lèi)收獲安全。多年來(lái)，這種方法還創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)據(jù)集，可顯示該州何時(shí)何地發(fā)生了毒素，從而為預(yù)測(cè)將來(lái)何時(shí)出現(xiàn)毒素提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。

研究小組使用該數(shù)據(jù)集訓(xùn)練了一種算法，以識(shí)別某些藻類(lèi)產(chǎn)生的有毒化合物的化學(xué)“指紋”。這些毒素可以迅速濃縮到貝類(lèi)中的有害水平，而貝類(lèi)則通過(guò)過(guò)濾大量水而進(jìn)食。

他們的模型利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種基于大腦結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以處理大量數(shù)據(jù)以識(shí)別復(fù)雜的模式。隨著越來(lái)越多的數(shù)據(jù)涌入，他們的算法在預(yù)測(cè)即將到來(lái)的毒性方面變得非常準(zhǔn)確。伊莎貝拉·格拉索(Isabella Grasso)是緬因州南部社區(qū)大學(xué)的一名學(xué)生，在比奇洛實(shí)驗(yàn)室(Bigelow Laboratory)為本科生提供了2018年研究經(jīng)驗(yàn)，他幫助領(lǐng)導(dǎo)了該研究項(xiàng)目，并在2019年?yáng)|北貝類(lèi)衛(wèi)生協(xié)會(huì)年會(huì)上向行業(yè)和管理領(lǐng)導(dǎo)者介紹了結(jié)果。

記錄說(shuō)：“有毒的貝類(lèi)事件可能在緬因州及全國(guó)范圍內(nèi)引起重大問(wèn)題，但我們認(rèn)為我們可以大大減少其影響。” “能夠預(yù)測(cè)這些零星事件的能力可以使農(nóng)民準(zhǔn)備并調(diào)整收割的時(shí)機(jī)，從而有助于保護(hù)行業(yè)和消費(fèi)者。”

緬因州海洋資源部全年對(duì)貝類(lèi)進(jìn)行監(jiān)控，以確保在水中毒素水平較高時(shí)不進(jìn)行捕撈。盡管這可以確保所有出售的海鮮都可以安全食用，但漁業(yè)封鎖可能會(huì)嚴(yán)重破壞該州的海鮮產(chǎn)業(yè)。

最近，Archer and Record獲得了與DMR和緬因州貝類(lèi)養(yǎng)殖者合作測(cè)試和完善預(yù)測(cè)的資助。與種植者的個(gè)人合作關(guān)系將使研究人員能夠接收并整合有關(guān)預(yù)報(bào)是否準(zhǔn)確運(yùn)行并提供有用信息的反饋。

研究人員預(yù)測(cè)，隨著緬因州海灣的持續(xù)變暖，海藻大規(guī)模繁殖可能會(huì)變得更加普遍，這可能有利于有毒的藻類(lèi)物種。該小組希望能夠在幾年內(nèi)提供實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，以幫助監(jiān)測(cè)整個(gè)緬因?yàn)车呐拓愵?lèi)收獲。

緬因州海洋資源部公共衛(wèi)生主管科爾·坎威特說(shuō)：“ 監(jiān)測(cè)緬因州的整個(gè)海岸是一項(xiàng)巨大的責(zé)任，對(duì)人類(lèi)健康的影響不容小視。” “這一預(yù)測(cè)可以幫助我們優(yōu)化采樣工作，也可以幫助其他州預(yù)測(cè)和管理有害藻華。”