Специалисты Бурятской государственной сельскохозяйственной академии работают над уникальным проектом – сбором единственного в стране цифрового гербария лекарственных растений. Журналисты "Поляны" поговорили с главой цифровой кафедры и научной библиотеки Евгенией Вершининой о том, как создаются трехмерные модели растений. Эксперты работают не только с собранным в экспедициях сырьем, но и с архивными экземплярами, возраст которых составляет десятки лет.
– Как ваша деятельность связана с лекарственными растениями?
– Я руковожу научной библиотекой БГСХА и цифровой кафедрой академии. В 2022 году академия получила грант по программе "Приоритет-2030" с проектом в сфере лекарственного растениеводства. Наша научная библиотека участвует в жизни вуза, поэтому мы решили присоединиться к проекту, предоставив информационную поддержку. Так появился цифровой гербарий лекарственных растений.
– Что представляет собой гербарий? Какие данные он включает?
– Это онлайн-платформа, где указаны более 30 важнейших характеристик растения, его высококачественное изображение и 3D-модель. В России пока что нет аналогичных проектов с трехмерными моделями растений. Подобные программы есть в Калифорнийском университете и в Японии. Гербарий интегрирован в экосистему нашей электронной библиотеки, что повышает эффективность научной и образовательной деятельности. Проще говоря, пользователь может составить онлайн-курс на базе наших данных, отправить себе нужную информацию по электронной почте, создать закладку и т.д. Также хочу отметить, что наша платформа ссылается на самую крупную базу фотографий растений iNaturalist и содержит данные о применении растений в ветеринарии и производстве кормов. Так как на платформе есть геопривязка, она может служить базой для ГИС и других информационных ресурсов.
Евгения Челпанова
– Какие эксперты участвовали в проекте?
– Специалисты в сфере ботаники, агрономы, ветеринары. На первоначальных этапах мы сотрудничали с Институтом общей и экспериментальной биологии при Бурятском филиале РАН. Сама платформа разработана исключительно нашими силами.
– Можно ли использовать 3D-модели для разработки софта, например, приложений для идентификации растений?
– 3D-визуализация – оптимальный вариант для современных иммерсивных технологий. Дополненная и виртуальная реальность – это тренд в образовании. У нас есть разработка курса по анатомии растений, очень актуальное направление.
– Насколько сложно было создавать модели с технической точки зрения?
– Мы используем два метода: классическую фотограмметрию и видеограмметрию. Для фотограмметрии необходимы около 1500 фотографий одного растения с разных ракурсов. Датасет является огромной информационной базой для машинного обучения систем интеллектуальной идентификации растений.
– То есть ваши специалисты взяли на себя не только агрегацию информации, но и создание исходных фото?
– Да, оцифровка происходит в момент сбора растений или в студии сектора оцифровки.
– Сколько времени уходит на оцифровку одной культуры?
– На этапе фотофиксации надо действовать очень быстро, так как растение увядает. Пришлось освоить методики стабилизации, чтобы продлевать растениям жизнь в условиях нашей мобильной студии. Куда больше времени занимает последующая обработка фотоматериалов. Нередко приходится объединять несколько снимков в один, чтобы получить идеальный результат. По сути, это практически макросъемка. В дальнейшем только лучшие фото сшиваются в 3D-модель. Используем четыре основные программы, работаем конвейерным методом, для ускорения применяем ИИ-инструменты. Технология постоянно оттачивается: когда мы сравниваем результаты трехлетней давности и текущие модели, понимаем, что сейчас делаем быстрее и лучше.
– Насколько автономен ИИ в столь точной работе? Нуждаются ли созданные им продукты в корректировках специалистов?
– ИИ позволяет взять любое растение и сделать из него 3D-модель. Сейчас с этим справится школьник. Вопрос только в качестве самой модели. Без участия специалистов она будет далека от совершенства и не сможет эффективно обеспечивать идентификацию растения. Поэтому мы используем ИИ только для ускорения выполнения рутинных задач, например, во время оцифровки архивов гербариев. У нас есть сканер, который позволяет делать двухмерные копии в высоком качестве.
Одновременно у каждого растения есть архивная карточка, где указаны его данные. Эту информацию тоже необходимо оцифровать и перенести на наш портал. Такую работу с базами данных мы поручаем ИИ – прописываем сценарий задачи и загружаем оцифрованные фото. ИИ конвертирует данные в нужный формат и заносит их в базу со всей сопутствующей информацией. С другой стороны, даже простая на вид работа с архивами не обходится без контроля экспертов, особенно если речь идет о старых рукописных материалах.
– На каком этапе находится проект? Будет ли он расширяться?
– Лекарственных растений очень много, поэтому гербарий постоянно пополняется. Только на этот год запланированы около десяти научных экспедиций. Также ведется оцифровка архивных коллекций. В частности, в 2026-м сотрудничали с Национальным музеем Бурятии, где хранится гербарий Ацагатской медицинской школы, созданный еще в 1935 году. Мы оцифровали эту коллекцию – сейчас готовимся включить ее в наш проект.
– Сколько уже проведено экспедиций?
– В 2025 году с мая по сентябрь мы провели десять ресурсных экспедиций. Было создано около 40 гербариев и 13 моделей. К сожалению, не все растения могут стать материалом для 3D-моделирования методом фотограмметрии.
– Почему? Из-за быстрого увядания?
– Из-за особенностей строения. Многое зависит от толщины листа. Съемка проводится на специальном столе с фиксаторами в нашей мобильной студии. Мы пытаемся подобрать щадящие методы, отдельные растения фиксируем на ботанической губке, но нюансов все равно много.
– То есть сборщикам необходимо найти некое эталонное растение, которое будет подходить под определенные параметры?
– Нет, мы идем от противного: сами адаптируемся под растения, чтобы они хорошо получались в 3D. Конечно же, есть группа растений, которые отлично поддаются оцифровке, но мы на них не останавливаемся. Нам нравится работать с трудными случаями, ведь только так можно развиваться.
– С какими растениями работать проще, а что пока не получается оцифровать?
– Проще с теми, у которых крупные соцветия. Намного сложнее работать с растениями семейства злаковых, зонтичных и т.д.
– Растение фотографируется в определенной фазе роста? Или в разных, чтобы можно было отследить его развитие и сделать идентификацию более точной?
– Фенотипирование – это интересная идея. Сбор данных о разных фазах развития растений входит в наши планы, но пока что мы работаем с цветущими образцами, которые находятся на том этапе, когда их обычно собирают.
– Ранее вы упомянули про геопривязку на платформе и потенциальную интеграцию с ГИС. Поможет ли это решить одну из проблем нашей отрасли, а именно сложность подтверждения географического происхождения сырья?
– На нашей платформе есть интерактивная карта, на которую нанесены координаты мест сбора всех растений, помимо краснокнижных. Я не знаю, насколько именно она способна помочь в решении проблем, связанных с подтверждением происхождения сырья. Но мы сейчас реализуем еще один проект, касающийся пространственных данных. Возможно, именно через него мы попробуем решить обозначенную вами проблему.
– Гербарий объединяет только растения Бурятии? Планируется ли расширение в масштабах остальных регионов России?
– Мы изучаем растения Забайкалья. Масштабирование – это сложный вопрос, но мы были бы рады, если в будущем к нам присоединились бы обладатели других коллекций.
– Как я понимаю, проект пользуется государственным финансированием?
– Да, в рамках программы "Приоритет-2030". Кроме того, многие мероприятия, например, выезды или составление гербариев, и так входили в образовательную программу, просто теперь у них слегка иная направленность.
– Какие организации уже включили гербарий в свою экосистему? Необходимо ли составлять запрос на использование ваших данных?
– Юридические лица и организации, как правило, составляют соглашение. Знаю, что заключен договор с Центром восточной медицины и еще несколькими компаниями. Частные лица просто проходят регистрацию, открывают личный кабинет и могут пользоваться библиотекой.
– То есть это фактически некоммерческая научная инициатива, направленная на повышение осведомленности о лекарственных растениях?
– Можно сказать, что так. Кстати, именно на базе цифрового гербария в начале 2025 года был создан проект "Травник. 108 целебных растений Байкала". У вас был опубликован материал о нашем студенте Кирилле Лебедеве и его сайте "Цифровой код Байкала" – в этой работе как раз использовался наш проект. Также тема лекарственного растениеводства будет освещаться в нашем следующем издательском проекте, направленном на популяризацию аграрных профессий. Возможно, после выхода издания к созданию гербария присоединятся больше людей.
– Вы упоминали, что работаете с музейными экспонатами, например, с коллекцией 1935 года. Насколько отличается технология по сравнению с обработкой свежесобранных растений? Могут ли архивные культуры получить повреждения и кто несет за них ответственность?
– Взаимодействовать с архивным материалом намного сложнее, чем с вновь собранными коллекциями. Гербарии, с которыми мы работаем, довольно ветхие. В некоторых присутствуют зарисовки, выполненные цветными карандашами. Это действительно уникальные экземпляры. Мы принципиально не проводим цветокоррекцию, несмотря на то, что хочется улучшить исходную картинку. Наша задача – сохранить коллекцию в первозданном виде.
Как правило, нам выделяют небольшое помещение, где обустраивается оцифровочная лаборатория. Самостоятельно мы ничего не трогаем. С нами всегда сотрудничают работники музеев. Страницы архивов перелистывают исключительно эксперты в перчатках.
– Как я понимаю, вы сотрудничали со многими музеями. Насколько эти структуры открыты новым технологиям? Большинство опасаются за безопасность коллекций или наоборот хотят сохранить их след с помощью оцифровки?
– Большинство хочет удлинить исторический след своих архивов. Да, все эти слова про наследие и цифровое бессмертие могут звучать громко, но, тем не менее, музеи заинтересованы в технологиях и это радует. Наше сотрудничество интересно для них, так как мы не просто проводим оцифровку, но и составляем научное описание гербариев. Описание коллекций – это отдельная и очень наукоемкая работа.
– С 1935 года прошло более 90 лет. Изменились ли растения за этот период?
– Изменились сильно, и в ближайшее время нам предстоит выяснить, как именно. По предварительным оценкам, могу сказать, что в архивах встречаются растения, которые, казалось бы, вообще не должны расти в указанной точке сбора.
– Чем еще занимается лаборатория оцифровки, помимо лекарственных растений?
– Когда на экскурсиях я рассказываю о нашей лаборатории, то всегда упоминаю, что именно растения позволили нам накачать профессиональную "мускулатуру". С ними настолько сложно работать, что с другими объектами живой и неживой природы мы справляемся куда легче.
Сейчас работаем по нескольким проектам. Один из них реализует Национальный музей Бурятии, в котором мы проводим оцифровку национальных костюмов. Всего – 23 мужских и женских костюмных комплекса. Созданные нами модели станут частью виртуальной реальности, посвященной бурятской культуре.
Не хотите пропускать интeресные материалы? Подписывайтесь на Telegram-канал "Поляны": https://t.me/napolaneru