ЭкоМатМод-2021. Запись трансляции заседания 12.11.2021

Введение в конференцию Конференция начинается с теплого приветствия и благодарности участникам, подчеркивающих важность удаленной конференц-связи в сегодняшние необычные времена.

Дистанционное зондирование морской поверхности Использование спутниковых данных для мониторинга поверхности моря с использованием методов дистанционного зондирования с акцентом на концентрацию хлорофилла, поглощение солнечной радиации и температуру воды в качестве ключевых показателей.

Проблемы интерпретации спутниковых данных Спутниковые наблюдения ограничены поверхностными слоями (10-20 метров), что приводит к неточностям. Специалисты стремятся устранить эти ограничения путем накопления данных и уточнения интерпретаций.

Распределение фитопланктона "Исходные данные, полученные со спутника, используются для составления карт распределения фитопланктона во времени. Исследование выявило сезонные колебания плотности фитопланктона на разных глубинах в течение года.'

Моделирование первичного производства "Модель разработана на основе таких факторов, как доступность света, концентрация питательных веществ, оценка процесса фотосинтеза, которые влияют на показатели первичной продукции".

Применение методов машинного обучения Сергей Хрущев применяет методы машинного обучения для определения функционального состояния природных водоемов, ориентируясь на автоматизированные станции мониторинга.

Сотрудничество в области исследований и сбор данных Совместные исследования между Московским университетом и Университетом Сколково предполагают сбор экспериментальных данных из различных типов озер и прудов. Пробы отбираются для изучения функционального состояния фитопланктона в различных условиях.

Экспериментальное исследование функционального состояния фитопланктона Исследование включает эксперименты с контролируемыми образцами, содержащими соли тяжелых металлов, для наблюдения за их влиянием на фотосинтез в синтетических аппаратах. Индукционный метод используется для оценки изменений во времени в ответ на воздействие металла.

Методы анализа данных: Уменьшение размерности "Анализ главных компонент" (PCA) используется в качестве математического метода для уменьшения шума в многомерных данных, полученных с помощью нескольких приборов, измеряющих интенсивность флуоресценции на различных длинах волн.

Визуализация и интерпретация Визуальное представление показывает четкие группировки, основанные на измерениях приборами, указывающие на различия между контрольными образцами и образцами, подвергшимися воздействию токсикантов. Нейросетевой анализ позволяет с точностью до 90% различать образцы, подвергшиеся воздействию токсиканта.

Планы развития на будущее "Нейронные сети будут развиваться и дальше, чтобы включать исторические наблюдения в оценки в режиме реального времени, повышая способность архитектуры обнаруживать быстрые изменения". Результаты были опубликованы в научном журнале "Теоретическая и прикладная экология", что открывает путь для будущих применений.

Методы оценки гидроэкологических показателей В презентации представлено сравнение двух методов оценки, корреляции и фазовой синхронизации, для выявления взаимосвязей между гидроэкологическими характеристиками. Основная проблема заключается в получении достаточных и регулярных данных для этих анализов.

Сотрудничество с белорусскими коллегами Исследователи сотрудничали с коллегами из Белорусского государственного университета и Рачинской биологической станции, которые предоставили данные долгосрочного экологического мониторинга Нарочанской озерной системы. Это сотрудничество позволило изучить внешние факторы, влияющие на эволюцию экосистемы с течением времени.

Анализ фазовой синхронизации Метод анализа фазовой синхронизации был применен для сравнения временных рядов, связанных с концентрацией фитопланктона в различных водоемах озерной системы. Результаты показали сильную фазовую синхронизацию между определенными гидрологическими характеристиками, что дало ценную информацию об их взаимосвязях.

Комбинированное использование методов оценки "Сочетание ранжирования коэффициентов корреляции (ранг Спирмена) и анализа фазовой синхронизации позволило получить более полное представление о нелинейных взаимосвязях между экологическими процессами". Комбинированное использование улучшило понимание за счет учета нелинейных колебаний, присутствующих в долгосрочных наборах данных

Оптимизация орошения с использованием имитационной модели Докладчик, Гасанов Михаил Эльдарович, рассказывает об использовании имитационной модели и истории погодных условий для оптимизации орошения. Основное внимание уделяется предположению о том, что вода может быть представлена как эффективно используемая или неэффективно используемая в сельскохозяйственных системах.

Оценка эффективности водопользования В презентации обсуждается оценка эффективности водопользования с учетом таких факторов, как рост растений, миграция воды в почвенных горизонтах и миграция пестицидов. В нем также рассматриваются стратегии минимизации потерь воды при одновременном максимизации урожайности сельскохозяйственных культур с помощью имитационных моделей.

Прогнозирование погоды для оптимизации В видео объясняется метод оптимизации орошения, основанный на 20-30 различных погодных сценариях в течение нескольких лет. Он направлен на поиск оптимальных дней и объемов полива с использованием исторических климатических данных в сочетании с алгоритмами оптимизации в режиме реального времени.

Сравнение алгоритмов оптимизации Алгоритм "Монте-Карло" сравнивается с методами генетической оптимизации с точки зрения максимизации урожайности сельскохозяйственных культур и минимального использования воды. Результаты показывают различную эффективность этих алгоритмов в зависимости от конкретных культур, таких как сахарная свекла и картофель.

Знакомство с Южной Сибирью Южная Сибирь расположена в центре Азиатского континента, ее протяженность составляет более 3000 километров, а высота достигает 3400 метров. Регион обеспечивает благоприятные условия для произрастания влаголюбивых пород деревьев благодаря своим уникальным климатическим и географическим особенностям.

Ухудшение состояния хвойных лесов Исследование сосредоточено на проблеме ухудшения состояния хвойных лесов, вызванного такими факторами, как некроз и снижение верхушечного роста. Данные дистанционного зондирования указывают на снижение жизнеспособности и здоровья лесов.

Гипотезы об ухудшении состояния лесов Предлагается несколько гипотез, объясняющих ухудшение состояния лесов, включая изменение климата, теории, связанные с кислотными дождями прошлых десятилетий, и ущерб, вызванный патогенами. Эти гипотезы направлены на рассмотрение различных аспектов, связанных с деградацией лесов.

Анализ индекса влажности Расчеты индекса "Невмочь", основанные на температурных градиентах, не выявили признаков непригодности среды обитания для хвойных лесов Южной Сибири. Однако следует отметить, что большинство исследовательских наблюдений относятся к узкому географическому диапазону.

Изменчивость содержания озона В анализе рассматриваются изменения содержания озона с течением времени с использованием данных метеорологических станций в сочетании со спутниковыми наблюдениями. Это предполагает потенциальные последствия для фотосинтеза растительности при прогнозируемых сценариях потепления климата.

Агентно-ориентированная модель динамики популяции фитопланктона В презентации обсуждается агент-ориентированная модель для изучения динамики популяции фитопланктона в стратифицированной водной среде. В нем основное внимание уделяется экспериментальным данным, оптическим и флуоресцентным методам, а также уникальным условиям в арктических морях.

Стратификация водной среды Докладчик описывает расслоение водных слоев в арктических морях из-за притока пресной воды, приводящее к появлению отчетливых верхних и нижних слоев с разным уровнем солености. Это влияет на распределение биомассы фитопланктона и процессы фотосинтеза.

Характеристики диатомовых водорослей Диатомовые водоросли, обитающие в этих водах, окружены плотной кремнеземной оболочкой, которая ограничивает объем клеток. В презентации объясняется, как агентно-ориентированная модель используется для моделирования их поведения на основе конкретных параметров, таких как доступность света и запас питательных веществ в клетках.

Последний пленарный доклад Топаж Александр Григорьевич представляет заключительный пленарный доклад по экологии, экономике и этике социальных организмов. Презентация посвящена спекулятивному названию, посвященному эволюции экономической логики и этики в простых организмах.

Последние актуальные темы Недавняя тенденция фокусируется на эволюционной биологии и социологии на стыке морали, генетики, моделей поведения туристов. Это исследование основано на исследованиях высших организмов, но также исследует аспекты, связанные с поведением более простых организмов.

Влияние эволюционной биологии Эволюционная биология оказала влияние на популярные книги, в которых обсуждаются такие темы, как генезис морали, генетическое происхождение моделей поведения у таких животных, как муравьи. В нем рассказывается о том, как такое поведение развивается и поддерживается внутри популяций.

Идеи книги "Порядок из хаоса" В книге Пригожина и Стенгерса "Порядок из хаоса" обсуждается термодинамика на примерах из биологии. В частности, упоминается паразитическое поведение, влияющее на действия муравьев посредством сложных взаимодействий между видами.

Сотрудничество между муравьями Сотрудничество муравьев предполагает самопожертвование ради коллективной выгоды; замечено, что некоторые муравьи проявляют склонность к самопожертвованию ради выживания группы или общего блага.

"Генеалогия Морали" На работу Ницше "Генеалогия морали" ссылаются при обсуждении теорий альтруистического или родственного отбора среди насекомых, когда особи могут жертвовать собой ради благополучия своих сородичей.

Разработка экспертной системы для управления геоэкологическими и геополитическими рисками в Арктическом регионе Спикер представляет тему разработки экспертной системы для управления геоэкологическими и геополитическими рисками в Арктическом регионе, подчеркивая ее важность.

Пересечение интересов между Государствами Обсуждение пересечения интересов государств, в частности России и других стран, в отношении геополитики и морских маршрутов в Арктике.

Геополитические риски, связанные с экологическими проблемами Изучение экологических рисков, связанных с геополитическими факторами, такими как деятельность по добыче нефти, влияющими на экологические проблемы в Арктическом регионе.

Проблемы, с которыми сталкивается нефтегазовая промышленность на Севере Выделяются "классические" риски, с которыми сталкиваются нефтегазовые компании, работающие в сложных условиях, таких как Арктика, из-за экологических проблем.

Политическое влияние на промышленную деятельность Обсуждается тактика "гибридной войны", используемая для манипулирования политическими решениями, связанными с промышленными операциями, а также ее влияние.

Автоматизированный подсчет стад северных оленей Исследование сосредоточено на использовании архитектуры нейронной сети Mask R-CNN для автоматизации подсчета стад северных оленей на больших территориях. Мониторинг диких и полудиких видов сопряжен с трудностями из-за их естественной среды обитания, что приводит к значительным ограничениям для точного подсчета численности.

Проблемы в мониторинге популяций северных оленей Большую часть года северные олени рассеяны по обширным территориям, собираясь в большие стада в летние месяцы. Аэрофотосъемка используется для получения изображений этих стад, что позволяет более точно оценить численность популяции. Однако методы прямого подсчета численности требуют много времени и непрактичны из-за размера стад.

Данные о разработке и обучении Модель Mask R-CNN была обучена на ограниченном наборе данных, состоящем в основном из аэрофотоснимков, предоставленных Таймырским природным заповедником. Обучающий набор включал всего несколько десятков изображений, которые создавали трудности для точной идентификации отдельных северных оленей в плотных скоплениях.

Точность и ограничения После обучения модель достигла 87%-ной точности в распознавании отдельных северных оленей в кластерах стада по наборам тестовых данных. Однако у него были проблемы с определенными условиями освещения, которые вызывали тени или наложение объектов друг на друга.

Направления на будущее Будущая работа предполагает расширение обучающих наборов данных еще сотнями или тысячами аэрофотоснимков, которые могли бы значительно повысить точность распознавания, превысив 95%. Кроме того, существует потенциал для применения этой автоматизированной системы для распознавания других видов дикой природы, основанных на аналогичных принципах.

Численное моделирование периодического контроля Исследование сосредоточено на численном моделировании периодического контроля для поддержания видовой структуры в среде обитания сообщества хищник-жертва. В нем обсуждается классический результат, учет динамики популяции и важность поддержания видового состава путем периодического извлечения.

Поддержание видового состава В исследовании подчеркивается необходимость сохранения видового состава путем минимизации интенсивности и частоты изъятий при одновременном учете естественных процессов для обеспечения устойчивости сообщества. Разработанная программа направлена на поиск временных интервалов для соответствующих интенсивностей, обеспечивающих сохранение при внешних воздействиях.

Проблемы в экологических моделях Докладчик рассматривает проблемы, связанные со структурной нестабильностью экологических моделей, разочарованием в определенных экологических теориях десятилетней давности, и вводит такие понятия, как метапопуляции внутри местообитаний, как часть альтернативного взгляда на стандарты трофической экологии.

Проблема оптимального поиска пищи В презентации обсуждается проблема оптимального поиска пищи при неполной информации. В нем исследуется выбор оптимальной площади заселения и рассматриваются различные подходы к решению этой проблемы.

Полезная функция при добывании пищи Функция полезности вводится как мера информированности о качестве данной области. Это зависит от расстояния, реальной полезности и уровня энергопотребления. Концепция дополнительно уточняется путем рассмотрения двух областей и их меняющихся предпочтений с течением времени.

Затраты и предпочтения В обсуждении рассматриваются затраты, связанные с перемещением в различные районы, исходя из их полезности. В нем также рассматривается, как население делает выбор на основе имеющейся информации о качестве каждого района с течением времени.

Концепция "Идеального бесплатного распространения" Теория "идеального бесплатного распространения" подвергается критике из-за ее ограничений при применении в реальных сценариях, где население имеет разный уровень знаний о качествах различных областей

Заключение конференции Конференция успешно завершилась плавным переходом к заключительному заседанию. Технические проблемы помешали некоторым мероприятиям, но в целом это был приятный опыт для всех участников.

Проблемы формата конференции В качестве недостатков были отмечены отсутствие общественных мероприятий и технические ограничения, влияющие на возможность организации таких мероприятий, как приемы или вечерние программы.

Отсутствие возможностей для проведения исследований Была выражена обеспокоенность по поводу ограниченных исследовательских возможностей в конкретных областях, таких как математическая экология и биология, из-за низкой вовлеченности студентов в эти области.

Тенденция "Техника превыше теории" Наблюдается тенденция "Техника превыше теории", когда больше внимания уделяется технологиям, чем теоретическим идеям, что сигнализирует об отходе от традиционных академических занятий.

Будущее направление конференций "Гибридный формат против Онлайн": Обсуждение будущих форматов конференций с акцентом на сохранение офлайн-элементов при одновременном признании ценности онлайн-взаимодействий.

Обзор конференции На конференции обсуждается сокращение числа участников и его влияние на дискуссии, связанные с экологическим моделированием. В нем подчеркивается важность привлечения новых талантов, финансирования и решения экологических проблем.

Проблемы экологического моделирования В ходе обсуждения отмечается снижение интереса молодежи к экологическому моделированию. Подчеркивается необходимость в более содержательных задачах и меньшем количестве участников, обладающих опытом.

Важность исследований в области изменения климата Акцент на реакциях на изменение климата, углеродных циклах, воздействии на экосистемы привлекает внимание, поскольку приводит к потенциальным решениям с помощью инновационных методов исследований и финансовой поддержки из различных источников.

Академические услуги и инициативы "Доклинические услуги" выделяются как неотъемлемая часть академических инициатив, которые предоставляют экспертные консультации, имеющие решающее значение для развития молодых исследователей. Также подчеркивается важность финансовой поддержки начинающих ученых.

Роль математических моделей Математические модели играют жизненно важную роль в обеспечении количественных оценок, которые вносят значительный вклад в развитие научных знаний.