Category: животные

Category was added automatically. Read all entries about "животные".

Учу DeepLabCut - крутой deep learning фреймворк на Python для pose estimation

DeepLabCut (DLC) - это open source проект, использующий deep learning для автоматического видео трекинга человека, животных или даже любых иных объектов (живые клетки, частички, неодушевленные объекты), и не просто трекинга "центр массы объекта" (это сейчас могут многие проги типа пакетов в R), а "умное" распознавания частей тела на каждом фрейме. При чем большой прорыв тут в том, что никаких прикрепленных markers, потенциально изменяющих поведение, не нужно, т.е. это markerless approach.

DLC - это разработка быстро растущего коллектива девелоперов, изначально вокруг такого чувака Alexander Mathis (постдок из Harward University и скоро завлаб в EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), Швейцария) и его жены Mackenzie W. Mathis, но теперь проект набирает скорость и популярность, подключаются новые разработчики.

Демонстрация возможностей DLC для автоматического определения "скелета" позы множества животных (при этом вы обучаете программу делать определение поз только на некоторых фреймах - модель далее применима на множестве новых видео с разным количеством животных, при несколько разных углах и освещениях)


дрозофила откладывает яйца


Презентация проекта от создателя


На рынке есть некоторые, даже иногда довольно развитые, программные продукты для video tracking, но они с проприетарными и негибкими алгоритмами, часто заточенными на pre-clinical trials и популярных модели типа крысы/мыши. К тому же они неоправданно дорогие (например EthoVision от Noldus начинается от 5000 фунтов и далее по 1,5k за допмодули). Эта платформа бесплатна и чрезвычайно гибкая. Есть GUI, но в целом нужно или очень желательно знать Python. Конечно есть проблемы и документация вызывает вопросы, но в целом всё круто.

Мы планируем использовать DLC для нескольких проектов для оцифровки сложных поведенческих актов у животных (например, сканирующие движения головы у птиц в изменяющемся магнитном поле или расположение разных частей тела у рыб в одиночку или в стае).

Проект с документацией, тьюториалами выложен на Github, а еще есть отдельный информационно-демонстрационный сайт.

Какой дизайн оптимален для создания веб сервиса, визуализирующего данные на карте в браузере?

Я тут для себя и общественности уже некоторое время (где-то разбираясь самостоятельно, где то заказывая куски работы сторонним девелоперам), создаю IoT и веб сервис, который будет показывать траектории перемещения в природе животных с трекерами. В посте речь не о трекерах и их технологиях (это отдельный пост, тоже интересный), а о разработке back-end инфраструктуры, учитывая новый Закон о защите данных (GDPR).

По мере того, как трекеры посылают от животных данные по локациям, каждый пользователь будет накапливать свою собственную MySQL базу данных (по сути таблицу, где каждая строчка содержит номер девайса, дата/время локации, широта/долгота). Допустим каждая таблица будет иметь свой уникальный token (не уверен, что это нужно, но допустим).

В конечном итоге пользователь должен иметь возможность сделать следующее:

1) зарегистрироваться (понятно, что единожды), верифицировав почту
2) залогиниться и после этого
3) в его браузер закачается GUI, прототип которого написан (см ниже, сейчас написано на Spring Boots framework - вроде Java кроссплатформенная технология). GUI будет показывать на странице браузера пользователя окошко Google Map с траекториями животных, а рядом будут некоторые widgets для простейших манипуляций с визуализированными данными (например, выбор фильтрование трекеров по id и данных по дате).


Как я сейчас back-end дизайн себе представляю (очень смутно).

1) Регистрация на сайте, залогинивание, хранение персональных данных в свете комплаенса с GDPR

Прользователь идет на что-то типа https://my-service.com/registration.php
В идеале я хочу аутсорсить аутентификацию пользователя и хранение персональных данных. Идея в том, чтобы не париться об апдейтах и вообще снять с себя ответственность за утечки. Вроде можно это сделать с помощью сторонних authentification services (далее для краткости AU). Я очень смутно представляю себе как это может работать. Вроде пользователю присваивается token, хрянящийся на моем сервере и соответствующий определенной DB (как это делается автоматически и как об этом токене знает сторонний authentification service я пока не знаю). Пользователь по указанному линку регистрации перенаправляется на AU, где заполняет все формы. Возможно я, как администраток системы, и сообщаю пользователю token ДО регистрации просто по мейлу. После заполнения пользователем форм AU посылаем мейл для верификации мейла. Далее второй мейл об успешной регистрации с credentials.

2) Использование GUI после регистрации
Далее пользователь уже идет на my-service.com/login.php. Снова переправляется на AU, который его залогивает и перенаправляет ко мне на сайте с token в payload HTTP запроса. Мой сайт сравнивает token с имеющимися и, если находиться match, загружает в браузер GUI с доступом к данным именно этого пользователя (написан сейчас на Spring Boots). В браузере закачивается Google Maps и виджетами. Из этого GUI пользователь может доставать данные только из его собственной MySQL DB в режиме read-only (показывать все данные или отфильтрофанные по времени и tracker id).


Как обеспечить такой функционал и задизайнить систему? Может кто поделиться опытом. Спросил на stackoverflow тоже, но может и здесь будет какой feedback. Заранее спасибо.

Радио-трекинг стрекоз (Radio-tracking of dragonflies)

Вернулся с Куршской косы, где мы неделю назад начали (и еще проводим) пилотную работу по изучению миграции насекомых, а именно крупных стрекоз, методом автоматической радио-телеметрии. Две автоматические радиовышки регистрируют перемещение стрекоз вдоль косы в районе ~12 км в режиме 24/7. Гипотеза состоит в том, что весной наблюдаются 1-2 генерации стрекоз, летящих в северном направлении, следуя за green waves. Работа проводится совместно с Marie Curie Fellow Майлсом Менсом (Myles Menz) из Max Plank Institute for Animal Behaviour (теперь они и мигрирующих насекомых изучают). Пока о миграции стрекоз известно очень мало, поэтому в фокусе очень простые вопросы: действительно ли исследуемые виды мигрируют на север, и если да, то какова скорость и timing миграции (время суток)

Картинки для привлечения внимания

Стрекоза с радиотэгов. Тэг весом ~0.29 г при весе стрекоз 0.8-1.0 г прикреплен снизу на вентральную часть торакса, антенна вдоль подвижного брюшка). Вид на картинке, если я не ошибаюсь, Aeschna isoscelens (green eyed hawker). Максимальная дистанция приема beeper радиосигналов (простые пульсы на индивидуальных частотах) порядка 1000 м line of sight, но это всегда многосоставная функция из силы испускаемого сигнала, gain антенны и порога чувствительности приемника



Вышки располагаются на столбах, чтобы антенны "пробивали" максимальную дистанцию над густой растительностью.



Приемники (hardware/software) основаны на системе Motus (link, link). В основе лежит single board computers (у нас это Raspberry Pi 3) + 16-bit USB dongle, оцифровывающий аналоговый сигнал, принимаемый 9-element направленной Яги антенной. Данные автоматически скачивают на сервер по GPRS/LTE, а далее на компьютеры пользователей для анализа и визуализации с помощью custom written R scripts. 

Всё что вам нужно знать о прогрессе в области создания газоанализаторов

и о том, насколько они лучше по сравнению с сенсорными системами животных. А сколько было разных популярных статей, особенно с 9/11, на тему "ученые уже на пути создания сверхточных детекторов, которые обеспечат нашу безопасность".

"объема банки было достаточно, чтобы развалить все, и в том числе нанести такие разрушения самолету», — продолжает Поплавский. Датчиков, чтобы определить наличие такого устройства в багаже, по словам Поплавского, в мире пока не существует.

«Само взрывчатое вещество, имеющее определенный запах и другие характеристики, могут определить только собаки.

Газоанализаторы (измерительные приборы, позволяющие бесконтактно определить следы взрывчатых или наркотических веществ на одежде или в вещах пассажира. — «Газета.Ru») — несовершенная попытка повторить механизм работы собачьего носа, — пояснил эксперт.

— Чтобы уловить наличие взрывчатки техникой, надо выполнить массу условий: требуется замкнутое пространство, большая масса взрывчатого вещества и так далее. Так что никого лучше собак для поиска взрывчатки нет. "

Искусственный интеллект еще в одной области стал лучше человека

Оригинал взят у sandegud в Искусственный интеллект еще в одной области стал лучше человека
На этот раз была решена задача, которая считалась AI-complete. То есть мало кто верил, что ее можно было эффективно решать до создания ИИ человеческого уровня.

Задача эта - классификация изображений.
К примеру, тебе дают 100 случайных фотографий кошек и собак. Ты должен правильно определить, на какой из них кошка, а на какой - собака.
Причем показываются фотографии, которые ты никогда прежде не видел.

Так вот, ИИ при выполнении этой задачи ошибается реже чем человек.
ИИ понимает разницу между кошкой и собакой лучше тебя.

Без всякой "квантовой магии" Пенроуза и подобной чепухи.

Collapse )

С каждым годом ИИ становятся всё умнее и умнее:

Процент ошибок, сделанных ИИ, по годам. Красная линия - процент ошибок, которые делает обученный человек при выполнении той же задачи по классификации изображений.

Через несколько десятилетий не останется ни одной интеллектуальной задачи, которую человек решает лучше чем машина.


P.S. Благодарю ailev за наводку.

Паучья верность

В завершение нашего обзора расскажем вам об удивительном пауке рода эренния: зоологи сообщают, что после физической близости с дамой-паучихой этот джентльмен откусывает самому себе гениталии, на деле демонстрируя своей самке и нам, людям, что такое life-long commitment. Чуждые лирике зоологи утверждают, впрочем, что действие это определяется совсем не романтическими резонами: просто шансы, что пауку еще когда-нибудь кто-нибудь даст, ничтожно малы, а гениталии его столь громоздки, что реально мешают заниматься в жизни всякими интересными паучьими делами. Занимается же он после секса тем, что отгоняет от самки других пауков, в то время как его откушенные гениталии затыкают его даме причинное место для пущей надежности.

Можем ли мы сделать из этой истории практические жизненные выводы? Это, наверное, кто как сам для себя решит.

http://snob.ru/selected/entry/87181

Новости псевдонауки и псевдообразования

Первая история

В Севастополе два академических института (Институт биологии южных морей и Морской гидрофизический институт) не смогли из-за разных бюрократических проволочек оформить все бумажки для вхождения под юрисдикцию ФАНО и, соответственно, налаживания выплат зарплат для сотрудников в качестве уже институтов РАН. Но это ладно. Разберутся в этом году. Но эта история выявила чудесный закрытый Институт природно-технических систем (ИПТС) РАН и его директора Мирата Амирханова, которого якобы ФАНО попросила принят формально на работу людей из севастопольских инстутов. Допустим это так. Но сама конторка с 32 сотрудниками замечательна. Занимается она (из официальной справки): проблемами атомной, термоядерной, водородной, космической и нетрадиционной энергетики и разработкой методов, комплексов физических и математических моделей для решений проблем аналитического контроля процессов переработки отработавшего ядерного топлива в режиме реального времени на основе многофакторного анализа явлений. По словам Амирханова, они делаю разработки, ни много ни мало, для ФАПСИ и ФСБ.

Вторая история

Студентов Московского института электроники и математики, который с 2012 г. поглощен ВШЭ, согнали на замечательную лекцию лжеученых Петра Гаряева и Валерия Слесарева. Первый - это знаменитый создатель теории "волновой генетики". По последнему комиссия РАН по лженауке делала отдельное расследование. Речь на лекции шла о новой прорывной теории "аквакоммуникации", "холодной плазмы", самовоспламеняющихся людях и прочей чухне. А еще выступала сотрудница ВШЭ и член РАЕН Людмила Болотова, которая рассказывала про зарядку воды от иконы и о том, что прорывная теория аквакоммуникации позволит создать интеллектуальную систему, которая "по адекватности превосходит суперкомпьютер IBM Watson. И ладно бы это всё была псевдонаучная хрень, так этот Гаряев лезет с внедрениями своих акваидей, настаивая на отказе от классической терапии для тяжело больных муковисцидозом и внедрения своих методик, что уже стало фатальным для одного больного.

Ну и напоследок, диалог студента со Слесаревым:

— Вы на лекции говорили, что животные могут читать мысли людей. Допустим, этого мы проверить не в силах. Но почему это осуществляется с помощью акваполя, а не радиоволн, к примеру?

— Очень просто. У моей мамы была кошка, и когда мама подходила к дому, кошка на 4 этаже знала это и бежала встречать ее у двери.

— Но причем тут акваполя? Может, она просто почуяла запах?

— С четвертого этажа? Что за чушь?

— Но собаки же чуют запах человека на большом расстоянии.

— Правильно! Они это делают с помощью акваполя, вы сами же пришли к этому выводу.

По-вашему собаки носом чувствуют акваполя?

— Нет, они ощущают их всем телом.

— А зачем они тогда, когда идут по следу, прижимают нос к земле?

— Молодой человек, задайте этот вопрос собакам.

Корпорация Зла - для поднятия настроения

Отличная группа во ВК

Вещи, типа

Иногда такое ощущение будто мне дорогу перебежали 13 черных кошек с пустыми ведрами и у них из жопы сыпалась соль.

​забери меня к себе
и нажри меня в говно
я такая атата
я такая ололо


В полночь Золушка превратилась в тыкву, но Принца уже было не остановить.


Collapse )

Разговор гуманитария с биологом: интервью А. Маркова Д. Губину

Понятно, что Дима Губин тут играет обобщенного гуманитария, но всё таки очень интересный диалог вышел. Очень характерные вопросы человека, которые много чего читал научпопулярного, но сути нейробиологии непонимает, что понятно. Я столько литературы как они не читал и так писать не могу. Каждому свое. Эх, Маркову еще бы немного харизмы побольше, но он зато старается быть очень точным.

Но вопросы, конечно, поражают:

"Чем люди отличаются от животных?"

"Ухудшили ли генофонд репрессии Сталина?"

"Есть ли у русских гены лени, алкоголизма и любви к деспотизму?"

"Скажите, как биолог, почему в Европах было развитие разных общественных формаций, а у нас 500 лет одна и таже форма правления - деспотизм?"

Я привел несколько примеров того, когда на вопросы нельзя ответить с точки зрения биолого, потому что они просто не имеют научного смысла. Это всё равно, что спросить: если есть сила гравитации и мы притягиваемся к Земле, большому телу, то что притягивает слонов, на которых покоится Земля? Еще большее тело, находящееся под ними?

О точечной эволюции, эпигенетике и ламаркистах

Наконец собрался научно-биологический пост написать.

На этой неделе к нам в Гуэлф приезжал американский профессор из Университета Вирджинии. И имя у него такое типичное Butch Brodie. Канадцы хихикали.

Буч занимается эволюцией arms race - гонки вооружения - между змеями и саламандрами. Off topic. Когда я на послесеминарской вечеринке спросил у Буча, почему саламандры, он рассказал, что это все его отец. Папа в детстве, будучи бойскаутом, услышал поразившую его до глубины души историю про рейнджера, которого нашли мертвого без признаков насилия, и после долгих поисков причин смерти они обнаружили ядовитую саламандру в котолке, где они варил кофе. После этого папа, тоже университетский проф, всю жизнь занимался тритонами и саламандрами. Anyway.

Кратко об отрытиях его лаборатории. На западном побережье США есть очень распространенные garter snakes (род Thamnophis). И некоторые виды очень неплохо жрут саламандр (или тритонов, не знаю как в данном случае правильнее) из рода Taricha, которые вырабатывают ядовитую слизь, содержащую тетродотоксин. Это довольно сильный небелковый токсин нейропаралитического действия (содержится еще в рыбе фугу), который закупоривает натриевые ионные насосы, мембранные белки, которые обеспечивают трансмембранный транспорт ионов натрия в мембране нейронов и тем самым обеспечивают передачу нервных импульсов. Их там много и называются они скучно Nav 1.2, 1.4, 1.6 и подобно. Короче, очень важная штука для всех процессов, особенно для дыхания и сердцебиения. Токсин легко и быстро впитывается в кровь.

В целом ряде работ, группа Броди показали очень интересные вещи о том, как змеи приспособились справляться с тетродотоксином.

У некоторых видов змеи в натриевых насосах возникла одна аминокислотная замена как раз в месте прикрепления тетродотоксина так что блокирование становится менее эффективным, у других видов есть даже три таких замены, а у самых продвинутых - четыре замены. Каждая дополнительная замена повышает резистентность к токсину на порядки, т.е. классический пример скачкообразной эволюции! Замены аминокислот нужны именно в определенных местах натриевого насоса, в местах прикрепления тетродотоксина, который закупоривае каналы (см. рисунок внизу), больше нигде, т.к. иначе натриевые насосы не смогли бы выполнять свою функцию и неправильно бы сложились и не встроились бы в мембрану. Причем возникла такие замены независимо у разных видов.
Снимок
Как в результате эволюции возникли такие точные точечные замены именно в этих локусах? Было ли разнообразие последовательностей в натриевых насосах изначально так что потом, при столкновении с гадкими саламандрами и их тетродотоксином были отобраны только нужные вариации или же столкновение с токсином запустило мутации в нужном гене? Генетические исследования Броди показали, что скорее второе и в анцестральной (предковой) популяции не было разнообразия в данных генах - они довольно консервативны. Т.е. молекулярная эволюция у змей началась в данном гене скорее всего после столкновения с токсином. Почему не наблюдаются изменения в других местах натриевых насосах тоже понятно - такие "побочные продукты" эволюции не выживали бы и поэтому это классический пример номогенеза или канализированной эволюции. Но для меня остается несколько пробелов в данной истории.

Каков механизм запуска молекулярного поиска в нужном гене если это не дрейф (в предковой популяции не было этого, чтобы выбирать и дрейфовать), а направленный отбор? Ответа на этот вопрос Броди не дает и не знает. Моя гипотеза основана на передаче по наследству приобретенных признаков через эпигенетические маркеры. Представьте себе, что змеи начала сталкиваться с ядовитыми саламандрами и тетродотоксином. Не все они умирали (Броди показывал видео, как змеи, проглотившие этих тварей и не имеющие устойчивости против токсина, погут их потом изрыгивать и их еще долго мутит, они не могут быстро двигаться). Тетродотоксин впитывается в кровь и воздействует на все клетки тела, в том числе на гоноциты, первичные половые клетки, из которых потом формируются яйцеклетки или сперматозойды. Уже давно известно, что приобретенный в ходе жизни опыт особи может передаваться потомству через так называемые эпигенетические изменения в этих половых клетках, т.е. не изменения в последовательности цепочки ДНК, а например, изменения гистонов (белков, на которые намотана цепочка ДНК), а также через метилирование некоторых нуклеотидов (хотя накануне созревания в данных половых клетках происходит массовой деметилирование, но некоторые метиловые группы почему-то остаются). Предположим, что, к примеру, тетродотоксин вызывает в половых клетках некоторые изменения в гистонах в районе гена натриевых насосов. Каков молекулярный механизм этого я пока предположить не могу (я заглянул в недавний обзор 2010 г. по эпигенетике - никто не знает, это горячая тема в биогии). Но если это так и если это, к примеру, может привести у потомства к повышенной вероятности рекомбинации в процессе мейоза именно в районе данного гена, а значит и повышена вероятность ошибки в районе данного гена. А далее уже отбор позаботиться о том, что неправильные ошибки с заменой аминокислоты в других участках натриевого насоса будут просто выкинуты, ибо такие животные не выживут,а нужные замены только дело времени. Таким образом, рано или поздно нужные замены у каких-то особей появятся, ну уж они то будут распространять этих гены за счет преимущества в размножении. Но всё это пока мои предположения и здесь еще много вопросов. Эпигенетика тут бы, на мой взгляд, помогла бы. Готов выслушать альтернативные гипотезы. А ведь эпигенетика еще в середине XX в. считали пережитком ламаркизма и "как так, приобритенные признаки могут наследоваться?" Были, конечно, отщепенцы типа Любищева, которые шли против мейнстрима без особых доказательств на руках, но им нравился и ламаркизм, и витализм, и номогенез. Но большинство верило в "закрытие" темы Вейсманом, которые показал в работе на мышах, у которых он на протяжении многих поколений отрезал хвосты и ничего у потомков с хвостами не происходило, что наследование приобретенных признаков не может быть. Всё было правильно сделанов данном конкретном опыте, но вывод был преждевременным и слишком обобщенным. Впоследствии оказалось, что приобретенные признаки могут наследоватеть через эффекты отца и/или матери на потомство.

PS Подумав и посмотрев литературу, более точно сформулирую свой вопрос на будущее:

(1) Вызывает ли столкновение с тетродотоксином у змей индуцированный гипермутагенез или же скорость мутаций под воздействием с данным токсином не изменяется и точечные мутации происходят без всякой связи с воздействием токсина в фоновом режиме, т.е. на уровне, наблюдавшемся до воздействия токсина?

(2) Если индуцированная гипермутагенез всё-таки присутствовал и способствовал возникновению точечных замен аминокислот, то каков молекулярный механизм этой индукции? Здесь, мне кажется, необходимо наследование приобретенного опыта, иначе каким образом токсин, воздействующий на ткани родителя, вызовет повышенный мутагенез у потомства? Опять же, если происходит наследование приобретенного опыта, то каков молекулярный механизм?

(3) Если индуцированный мутагенез способствовал данным эволюционным преобразованиям, что происходит при этом: повышается ли скорость мутаций по всему геному или же только в определенных "нужных" областях (hot spots), где расположенны target гены? Если второе, то каков механизм этого таргетирования мутаций?

Индуцированный мутагенез - явление известное и неплохо изученное на самых практичных моделях - бактериях и B-лимфоцитах (иммунных клетках позвоночных). Не знаю, есть ли какие сведения о таком явлении в primordial germ cells.