Umělá inteligence, strojové učení, roboty a drony. Čeští vědci vyvíjejí systém pro boj s invazními druhy

Lupina mnoholistá, celík kanadský nebo bolševník velkolepý. To jsou jen některé druhy invazních rostlin, které po zavlečení člověkem do tuzemské krajiny začaly zaplavovat českou přírodu.

Jen v Česku způsobují invazní druhy ročně stamilionové škody a vytlačují z přírody původní druhy organizmů. „Boj s invazními rostlinami je velmi náročný a obtížný. Vyžaduje nasazení velkého počtu lidí ve správný čas. To je v době, kdy lidé obecně ztrácejí zájem o práci pod širým nebem, stále složitější,“ vysvětluje Dalibor Dostál, ředitel ochranářské společnosti Česká krajina, která iniciovala projekt zapojení robotů a dronů do boje s invazními rostlinami.

Ochráncům přírody zatím pomáhají s odstraňováním invazních druhů desítky dobrovolníků, ale ani jejich opakované nasazení nevede k úplnému vymizení invazních rostlin z přírodně cenných lokalit. Ochranářská organizace proto oslovila české univerzity, výzkumné ústavy a startupy, aby společně vyvinuly systém, který bude invazní rostliny likvidovat s pomocí nejmodernějších technologií.

Přírodně cenná území budou nejdříve monitorovat ze vzduchu drony vybavené technologií rozpoznávání invazních druhů rostlin. V tom se budou postupně zdokonalovat na základě strojového učení. Dron pak vyšle signál pozemnímu robotu, který dojede na místo výskytu invazních rostlin a zlikviduje je.

Projekt využije zkušenosti s určováním druhů, které získal brněnský startup FlowerChecker, který v tomto oboru patří ke světové špičce. „Do společného projektu plánujeme přispět zkušenostmi s určováním druhů rostlin pomocí technologie hlubokého strojového učení. Technologie, kterou pod značkou Plant.id už integrovaly stovky mobilních aplikací z celého světa, tak bude využita pro zpracování fotek z dronů. V rámci projektu se tedy firma zaměří na udržení vysoké spolehlivosti určení a prostorové lokalizace invazních druhů rostlin při minimálních požadavcích na letový profil,“ říká Ondřej Veselý, šéf startupu FlowerChecker. Na financování vývoje inovativní technologie podal startup žádost o grant z programu Prostředí pro život Technologické agentury České Republiky (TAČR).

Výsledek spolupráce vědců a firem využijí nejenom ochránci přírody, ale také zemědělci. „Projekt navazuje na dlouhodobý vývoj autonomních a robotických systémů na Technologické fakultě České zemědělské univerzity Praha. Podporuje dlouhodobý trend automatizace procesů v zemědělské výrobě, který sílí i v souvislosti s úbytkem pracovních sil ze zemědělství, neustálým nárůstem potřeby produkce dostupných potravin a rovněž nutností přizpůsobení globálním klimatickým změnám,“ vysvětluje Petr Novák z Technologické fakulty České zemědělské univerzity.

Právě toto pracoviště ČZU dlouhodobě vyvíjí robotické platformy a systémy pro využití v zemědělství, lesnictví a příbuzných oborech. „V rámci naší činnosti vyvíjíme systémy ‚šité na míru‘ konkrétní aplikaci,“ navazuje Petr Novák a dodává: „Přínosy navrhovaného projektu jsou zejména v obecném zvýšení technického zabezpečení péče o krajinu.“

Podmínkou úspěchu projektu je spolupráce expertů z různých oborů. „Tým je složen z institucí a odborníků za účelem vývoje inovativní technologie pro tvorbu zásahových map s následnou aplikací na rozsáhlých lokalitách postižených invazními druhy rostlin včetně jejich eliminace. Cílem je vývoj komplexního řešení, při kterém budou využity současné moderní technologie včetně využití částečně autonomních systémů,“ shrnuje Daniel Vejchar, vedoucí Oddělení zemědělské techniky a technologií Výzkumného ústavu zemědělské techniky (VÚZT).

Svoje zkušenosti s provozování bezpilotních prostředků a bezpilotního leteckého snímkování s využitím přesných RGB senzorů zužitkuje v rámci projektu společnost Gepoint. „Zaměříme se na tvorbou mapových podkladů, digitalizaci výsledků dat fotogrammetrického zpracování, tedy vytvoření digitálních modelů terénu, nebo laserové skenování z dronu,“ popisuje Michal Čipera, jednatel společnosti Gepoint. Mezi místa, kde se invazní druhy šíří, patří například výsypky po dolování. Proto o výsledky projektu projevily zájem také Ústecký kraj nebo Moravskoslezský kraj.

Zkušenosti získané v rámci první etapy projektu budou experti využívat v budoucnu při vývoji navazujících technologií. „Boj s invazními druhy patří k nejdůležitějším úkolům ochrany přírody. Z přírodně cenných území o velkých rozlohách není reálné tyto vetřelce vytlačit bez nasazení moderních technologií. Do dalších etap projektu se budeme snažit zapojit další experty a instituce, aby se podařilo vyvinout co nejlevnější a uživatelsky nejjednodušší řešení pro likvidaci invazních druhů,“ uzavřel Dalibor Dostál.

Ochranářská společnost má zkušenosti s likvidací invazních druhů především z rezervace velkých kopytníků u Milovic, kde na ploše 350 hektarů odstraňuje lupinu mnoholistou a celík kanadský, ale také nepůvodní javor jasanolistý nebo trnovník akát.

Podle letošní zprávy OSN způsobují invazní druhy ročně škody kolem 9,4 bilionu korun a měly vliv na vyhynutí 60 procent rostlin a živočichů. Navíc ohrožují potravinovou bezpečnost i lidské zdraví. Výše hospodářských škod se od roku 1970 podle vědců každé desetiletí čtyřikrát zvyšuje. Výsledky výzkumu zveřejnil Mezivládní panel OSN pro biodiverzitu a ekosystémové služby (IPBES).

Ochranářská organizace Česká krajina na projektech spojených s ochranou přírody spolupracuje s experty z Biologického centra Akademie věd České republiky, Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Univerzity Karlovy v Praze, Ústavu biologie obratlovců Akademie věd České republiky, Botanické zahrady hlavního města Prahy, Zoo Tábor, České zemědělské univerzity v Praze, Mendelovy univerzity v Brně, Masarykovy univerzity v Brně a dalších odborných institucí.

Na projekt rezervace velkých kopytníků v Milovicích může veřejnost přispět prostřednictvím portálu darujme.cz/krajina nebo nákupem na e-shopu www.zelenadomacnost.com, kde je rezervace jedním z podporovaných projektů.

Projekty návratu a ochrany velkých kopytníků podporuje Akademie věd ČR v rámci programu Strategie AV 21, Záchrana a obnova krajiny, dále společnosti Nadace Benetheo, Qminers, Accace, Semix, ProfiG2, Bird & Bird, Nadační fond rodiny Orlických, Printwell, Delta Light Czech, Bříza & Trubač, advokátní kancelář, Zelená domácnost, Amanita Design, Linde, Vertue, Pro živou zahradu, JK Jitka Kudláčková, Nadace ČEZ, Megabooks CZ, Ekospol, Net4Gas, Pivovar Zubr, Cestovní kancelář Periscope Skandinávie, Hotelová škola Poděbrady, Operační program Životní prostředí, Státní fond životního prostředí, Agentura ochrany přírody a krajiny České republiky, Středočeský kraj, Jihomoravský kraj, Město Milovice, Město Benátky nad Jizerou, American International school ve Vídni, milovická Mateřská škola Kostička, sdružení Přátelé a rodáci Milovic i veřejnost.