Обзор системы «умной» аквакультуры: акцент на применении машинного обучения и компьютерного зрения

Умная аквакультура в настоящее время является одним из направлений устойчивого развития аквакультуры в области интеллектуализации и автоматизации. Современные интеллектуальные технологии принесли огромную пользу многим областям, включая аквакультуру, позволяя снизить трудозатраты, повысить производительность и снизить воздействие на окружающую среду. Машинное обучение является подразделом искусственного интеллекта (AI), использующим обученные алгоритмические модели для распознавания и изучения признаков из наблюдаемых данных. На сегодняшний день существует несколько исследований по применению машинного обучения в умной аквакультуре, включая измерение размера, веса, сортировку, обнаружение болезней и классификацию видов. Этот обзор предоставляет обзор развития умной аквакультуры и интеллектуальных технологий. Мы обобщили и собрали 100 статей о машинном обучении в умной аквакультуре за последние почти 10 лет, описывая методологию, результаты, а также современные технологии, которые следует применять для развития умной аквакультуры. Мы надеемся, что этот обзор даст заинтересованным читателям полезную информацию.

Kilic открывает фермы спара и сибаса в Доминиканской республике

Турецкая компания Kılıç Deniz, один из крупнейших производителей Сибаса (Dicentrarchus labrax) и Золотистого спара (Sparus aurata), недавно приступила к выращиванию этих видов на фермах, приобретенных в Доминиканской республике.

В июле 2017 года компания Kılıç Deniz организовала ферму на Карибах. К 2018 году она планирует продавать молодь рыб производителям в Северную и Южную Америку.

Некоторые аквариумные рыбки умеют прыгать

Никогда не знаешь к какому результату придешь в научном поиске. Так у группы исследователей из Университета Северной Аризоны под руководством Элиса Гибба произошло довольно неожиданное открытие.

Во время наблюдения за пищевым поведением мангровой рыбки Kryptolebias marmoratus, было обнаружено, что особи  данного вида совершают точные прыжки на сушу, а затем обратно в воду. Подобный феномен не является редкостью и встречается, в частности, у форели.

Хотя представители Kryptolebias marmoratus, как известно, способны продолжительное время находиться на суше, целенаправленные прыжки в агрессивную для рыбок среду стало полной неожиданностью для наблюдателей.

Цихлида псевдотрофеус демасони

Псевдотрофеус Демасони
Демасони

Свежим пополнением для вашего аквариума может стать Псевдотрофеус Демасони (Pseudotropheus demasoni) из африканского озера Малави. Впервые описанные и введенные в декоративную аквариумистику в 1994 году Эдом Конингсом, они были названы в честь его хорошего друга Лейфа Демасона. Эти рыбки очень интересны для наблюдения — они огибают контуры камней, плавают под необычным углом, переворачиваясь кверху брюшком. Они очень любопытны, храбры и обладают своеобразным характером.

По сложности в уходе Псевдотрофеус Демасони оценивается от умеренной до высокой; это карликовые цихлиды группы Мбуна, достигающие только 8 см в длину, но обладающие высокой агрессивностью. Они не подходят для жизни в общем аквариуме с иными, нежели цихлиды, рыбками. Их необходимо содержать по 12 или более особей в аквариуме с каменистым дном, предоставляющим места для укрытия (это снизит агрессию между рыбками); также возможно содержание в больших аквариумах с другими Мбунами, опять же с множеством мест для укрытия. Успех разведения данного вида во многом зависит от готовности хозяина часто менять воду в аквариуме и наличия укромных мест и подходящих соседей по аквариуму.

Насос дозатор удобрений TDS

Автоматический TDS регулятор внесения удобрений на базе Arduino предназначен для поддержания уровня TDS на заданном уровне.
Автоматический TDS регулятор внесения удобрений на базе Arduino предназначен для поддержания уровня TDS на заданном уровне.
WhatsApp, Телега, звоните после 15:00 (по МСК)
WhatsApp, Телега, звоните после 15:00 (по МСК)

TDS-регулятор предназначен для внесения двух или трехкомпонентных удобрений в гидропонику, аквариум или растительную культуру. Дозатор реагирует на уровень общей минерализации (англ. Total Dissolved Solids). В случае снижения общей минерализации ниже указанной точки, солевые растворы вносятся автоматически. Насосы дозируют компоненты по очереди, период между включениями и время ожидания после полного цикла внесения задаются настройками.

На примере гуппи ясно, что эволюционные перестройки способны происходить в течение 10 лет

ГуппиКак быстро протекает эволюционный процесс? В соответствии с новыми исследованиями популяции гуппи, которые проводились Сванн Гордон, аспиранткой биологических наук из Калифорнийского университета прибрежной полосы, на это требуется всего несколько лет.

На протяжении длительного времени Гордон с коллегами изучали маленьких пресноводных особей гуппи, обитающих в реке Ярра, Тринидад. Они поселили гуппи в соседнюю реку, Дамиер, в ее свободный от хищников участок над водопадом. Через некоторое время гуппи и их потомки организовали колонии и в другой зоне, под водопадом, где присутствовали природные хищники.

Недорогая IoT-система мониторинга RAS на базе Raspberry Pi

Рециркуляционные аквакультурные системы (RAS) позволяют выращивать рыбу в высоких плотностях в контролируемой среде, но для этого необходимо постоянно следить за ключевыми параметрами воды, чтобы поддерживать её качество и здоровье рыб. Ручной контроль трудоёмок и подвержен ошибкам, что создаёт высокий риск серьёзных потерь. В этой работе описано создание автоматизированной системы мониторинга на базе Raspberry Pi, которая объединяет несколько датчиков — температуры, pH, проводимости, уровня воды и работы насосов — для непрерывного сбора данных в реальном времени. Особенность системы — программный алгоритм отбраковки выбросов, который повышает точность данных. Код полностью открыт и доступен на GitHub для дальнейшей доработки. Собранные данные отображаются на IoT-платформе ThingsBoard, что позволяет визуализировать информацию и анализировать её историю через защищённый протокол HTTPS. Кроме того, реализован проактивный механизм уведомлений через сервис Pushover, который мгновенно отправляет предупреждения на мобильные устройства, если какой-либо параметр выходит за допустимые пределы. В отличие от коммерческих решений, стоимость которых достигает нескольких тысяч евро и сопровождается высокими расходами на эксплуатацию и трудности интеграции, предложенная система надёжна, масштабируема и экономически выгодна — оборудование обойдётся менее чем в 150 евро.

Разработка новых видов кормов

I. Введение: глобальные драйверы и парадокс эффективности кормов

1.1. Кризис традиционных кормовых ресурсов и потребность в трансформации

Глобальная индустрия кормов стоит перед фундаментальным вызовом, обусловленным ростом мирового населения и спроса на животный белок. Традиционная модель, в значительной степени опирающаяся на рыбную муку (FM) и соевый шрот, достигла пределов своей экологической и экономической устойчивости. Использование рыбной муки влечет за собой риски истощения запасов дикой рыбы, что прямо противоречит принципам устойчивого развития. Зависимость от сои, особенно в контексте мирового рынка, связана с проблемами обезлесения и нестабильностью цен, что делает производственные цепочки уязвимыми.

Необходимость смещения парадигмы очевидна: стратегический фокус должен перейти от простой «максимизации роста» к «оптимизации использования ресурсов и здоровья животного». Этот переход требует внедрения инновационных источников сырья, которые демонстрируют ресурсную эффективность, экологическую устойчивость и экономическую жизнеспособность в долгосрочной перспективе.

Поведение рыб в аквакультуре

I. Введение: благополучие рыб и производительность аквакультуры

1.1. Эволюция парадигмы рыбоводства

Современная аквакультура переживает парадигмальный сдвиг, смещая фокус с исключительно количественных показателей увеличения биомассы на концепцию устойчивого и этически оправданного производства, в центре которого находится благополучие животных. Эта трансформация обусловлена не только этическими соображениями, но и прямыми экономическими императивами. Установлено, что высокий уровень благополучия напрямую коррелирует с улучшенным иммунным статусом рыбы, оптимальной конверсией корма (Feed Conversion Ratio, FCR) и, как следствие, с более высоким качеством конечного продукта и снижением производственных потерь. Таким образом, оценка и обеспечение благополучия становится не второстепенной задачей, а фундаментальным элементом эффективного производственного менеджмента.

Утилизация отходов аквакультуры

Введение: Аквакультура в контексте глобальной продовольственной безопасности и устойчивого развития

Аквакультура признана самым быстрорастущим сектором производства продуктов питания в мире, что подчеркивает ее критическую роль в обеспечении глобальной продовольственной безопасности. Однако столь стремительный рост сопряжен со значительными экологическими рисками, обусловленными в первую очередь неадекватной практикой утилизации производственных отходов. Обеспечение устойчивого развития отрасли требует перехода от линейной модели «производство-сброс» к принципам циркулярной биоэкономики, где отходы рассматриваются как ценные ресурсы.

Разработка новых технологий выращивания

Раздел 1. Введение: императив технологической трансформации в сельском хозяйстве и аквакультуре

1.1. Глобальные вызовы и необходимость инноваций

Растущий спрос на продовольствие, обусловленный увеличением мирового населения, требует радикального пересмотра методов производства белка. Прогнозируется, что к 2050 году глобальное производство продовольствия должно быть значительно увеличено, что ставит под вопрос устойчивость традиционного сельского хозяйства и первичных методов аквакультуры. Эти секторы уже сталкиваются с серьезными ограничениями, включая дефицит пресной воды, загрязнение стоками и эвтрофикацию водоемов, вызванную избыточным накоплением питательных веществ.

Экологические исследования в аквакультуре

Объемы вылова рыбы и продукции аквакультуры в мире (в млн. тонн) с 1950 по 2020-е годы. Он наглядно иллюстрирует, что после резкого роста в середине XX века вылов дикой рыбы (синяя линия) стабилизировался, в то время как объемы аквакультуры (зеленая линия) начали экспоненциально расти, что называют «Голубой революцией»
Объемы вылова рыбы и продукции аквакультуры в мире (в млн. тонн) с 1950 по 2020-е годы. Он наглядно иллюстрирует, что после резкого роста в середине XX века вылов дикой рыбы (синяя линия) стабилизировался, в то время как объемы аквакультуры (зеленая линия) начали экспоненциально расти, что называют «Голубой революцией»

I. Роль аквакультуры в глобальной продовольственной системе

Аквакультура является критически важным сектором для обеспечения глобальной продовольственной безопасности в условиях растущего мирового населения и ограниченности природных ресурсов. На протяжении последних десятилетий наблюдается парадигмальная смена: традиционный промысел дикой рыбы (экстенсивный лов) постепенно замещается интенсивным культивированием водных организмов. Эта трансформация обусловлена необходимостью удовлетворения неуклонно растущего спроса на высококачественный белок при одновременном истощении мировых запасов диких рыб.

Питание рыб: физиология и кормление

1. Введение: Фундаментальное значение питания в аквакультуре

Эффективное и научно обоснованное питание является краеугольным камнем современного рыбоводства и ключевым фактором, определяющим экономическую устойчивость и экологический след аквакультурного производства. В большинстве операций по выращиванию рыб затраты на корма составляют самую значительную часть операционных расходов, достигая, как правило, от 30% до 50% всех переменных затрат, а в некоторых интенсивных системах превышая 65%. Таким образом, повышение эффективности использования корма, измеряемое коэффициентом конверсии корма (FCR), имеет первостепенное значение. Понимание физиологических особенностей пищеварения различных видов рыб и разработка рационов, точно соответствующих их метаболическим потребностям на каждой стадии жизненного цикла, позволяет оптимизировать рост, минимизировать отходы и улучшить здоровье поголовья.

Введение в микроводоросли: виды и значение

Процессе углеродного секвестрирования — улавливание и хранение CO₂ для борьбы с изменением климата. Существуют два основных метода: геологический (закачка CO₂ под землю) и биологический (поглощение растениями и водорослями). Водоросли особенно эффективны — они поглощают до 400 раз больше CO₂, чем деревья, и могут выращиваться в фотобиореакторах. Компания Algasol разработала такие реакторы, где 1 кг биомассы водорослей связывает 1,8 кг CO₂. Полученная биомасса используется для производства биопластика, косметики, кормов и других продуктов, делая промышленность углеродно-отрицательной
Процессе углеродного секвестрирования — улавливание и хранение CO₂ для борьбы с изменением климата. Существуют два основных метода: геологический (закачка CO₂ под землю) и биологический (поглощение растениями и водорослями). Водоросли особенно эффективны — они поглощают до 400 раз больше CO₂, чем деревья, и могут выращиваться в фотобиореакторах. Компания Algasol разработала такие реакторы, где 1 кг биомассы водорослей связывает 1,8 кг CO₂. Полученная биомасса используется для производства биопластика, косметики, кормов и других продуктов, делая промышленность углеродно-отрицательной

1. Введение. Микроводоросли как основа биоэкономики

1.1. Определение и глобальное экологическое значение

Микроводоросли представляют собой гетерогенную группу микроскопических одноклеточных организмов, способных к фотосинтезу. Эти организмы, обитающие как в пресной, так и в соленой воде, являются фундаментальным компонентом глобальной экосистемы. Они составляют основу морских и пресноводных пищевых цепей, а их совокупная биомасса производит значительную долю кислорода на планете.

Особенно велико значение микроводорослей в контексте управления климатом. Благодаря быстрому росту, они способны фиксировать углекислый газ (CO₂) из атмосферы со скоростью, которая, по оценкам, в 10–50 раз превышает скорость фиксации, достигаемую наземными растениями. Эта уникальная способность делает их ключевым объектом для разработки устойчивых промышленных технологий, направленных на снижение выбросов CO₂.

Спирулина: польза и технологии выращивания

Трихом цианобактерии Arthrospira platensis. Диаметр трихома примерно 12 мкм (Courtesy of Dr. Amha Belay)
Трихом цианобактерии Arthrospira platensis. Диаметр трихома примерно 12 мкм (Courtesy of Dr. Amha Belay)

1. Введение: Arthrospira platensis в мировой биоэкономике

Arthrospira platensis, широко известная под торговым названием Спирулина, является фотосинтезирующей нитчатой цианобактерией, относящейся к классу сине-зеленых микроводорослей. История ее использования в качестве источника пищи насчитывает тысячелетия, однако в последние десятилетия она приобрела значительную популярность как диетическая добавка и ключевой игрок в развивающейся мировой биоэкономике.

Спирулина занимает лидирующую позицию по годовому мировому объему производства микроводорослей, ежегодно производя около 10 000 тонн, что значительно превышает показатели ее главного конкурента, Хлореллы (4 000 тонн). В совокупности, Arthrospira и Chlorella обеспечивают более 90% глобальной биомассы микроводорослей. Быстро растущий спрос на рынке нутрицевтиков и пищевых добавок указывает на значительные экономические перспективы: по прогнозам, спрос на Спирулину достигнет $897,61 млн к 2027 году.