Учёные решили вооружиться ИИ, чтобы найти пару для самого одинокого растения в мире – саговникового Encephalartos woodii, известного как энцефаляртос Вуда.
В 1895 году ботаник Медли Вуд обнаружил в лесу Нгойе в южноафриканской провинции Квазулу-Натал единственное многоствольное дикорастущее растение вида Encephalartos woodii. Впрочем, сперва учёный принял его за другой вид – энцефалятортос Альтенштейна. Но позже коллега Медли выделили его как самостоятельную структурную единицу биологической систематики в роду Encephalartos, назвав его энцефаляртосом Вуда в честь первооткрывателя растения. Цикадовые или саговниковые – это древние примитивные семенные растения, которые зародились на Земле около 300 миллионов лет назад ещё до появления динозавров. Для этой группы растений типичны разнополые особи, то есть репродуктивные структуры, известные как стробилы, являются специфическими для мужского и женского пола и развиваются на отдельных растениях. Энцефаляртос Вуда – типичный представитель данной группы. Он имеет высокий ствол без веток, расширяющийся у основания и увенчанный зонтообразной короной из тёмно-зелёных блестящих листьев, разделённых на небольшие листочки с колючками.
Encephalartos woodii способен как к половому, так и вегетативному размножению. В частности, в XX веке ботаники сумели получить около 500 новых самостоятельных растений, выращенных из побегов единственной дикорастущей особи в Южной Африке. К сожалению, в 1916 году учёные изъяли последние части многоствольного экземпляра, и оригинальная особь погибла к 1964 году. Как следствие, вид считается исчезнувшим в дикой природе, поскольку в лесу Нгойе больше не были обнаружены дикорастущие образцы. Стоит отметить, что половое размножение критически необходимо для выживания вида в долгосрочной перспективе. Однако как сотни экземпляров Encephalartos woodii по всему миру, так и дикий энцефаляртос Вуда, ставший их родителем, являются мужскими растениями. Чтобы найти для них пару, учёные решили обратиться к помощи искусственного интеллекта. По задумке исследователей, ИИ алгоритмы помогут проанализировать огромные объёмы видео, снятых при помощи дрона в южно-африканских лесах.
Участники проекта C-LAB разработали алгоритм, способный идентифицировать различные виды саговниковых растений, с высоты полёта беспилотника похожих на пальмы. ИИ обучен обращать внимание на особую форму ствола, листвы и репродуктивных органов цикадовых. В 2022 и 2024 годах учёные произвели облёт 79 из 4000 гектаров труднодоступного леса Нгойе с мультиспектральной съёмкой. Исследователи учли и экологические «предпочтения» растений рода энцефаляртос, начав обследование леса с его окраин. В качестве рабочей модели компьютерного зрения они выбрали YOLOv8 в комбинации с генеративной ИИ системой, способной создавать карты с цикадовыми в различных средах, чтобы повысить шансы распознавания растений в разных контекстах. ИИ изучил тысячи реальных фотографий различных видов саговниковых, а также сгенерированные изображения, отображающие то, как может выглядеть женское растение энцефаляртоса Вуда.
Из-за труднодоступности ареала оценку кандидатов придётся производить путём повторной съёмки отдельных растений при помощи дрона. Если учёным удастся сузить круг поиска до пары растений, для подтверждения выводов ИИ ботаникам всё же придётся лично посетить потенциальных партнёров для мужских растений Encephalartos woodii. В том случае, если поиск женского растения будет успешным, вероятнее всего, его переместят в контролируемую среду в пределах специализированного учреждения. Исследователи надеются, что им удастся впервые в истории произвести опыление энцефаляртоса Вуда и получить здоровые жизнеспособные семена. В будущем рассаду можно было бы использовать для восстановления популяции вида в дикой природе.