Nhận biết và bảo tồn các loài cây quý hiếm bằng...trí tuệ nhân tạo

Với mong muốn góp phần đánh giá, nhận biết các loài thực vật quý hiếm để phục vụ công tác bảo tồn hệ sinh thái trước nguy cơ tuyệt chủng, nhóm học sinh Trường Tiểu học, THCS và THPT Hoàng Việt đã thực hiện đề tài “Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xây dựng website giúp nhận biết các loài cây quý hiếm hỗ trợ bảo tồn hệ sinh thái – GreenLink”. Đề tài đã được Ban tổ chức cuộc thi Sáng tạo dành cho thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Đắk Lắk lần thứ 12 chọn gửi tham dự Cuộc thi cấp quốc gia năm 2024.

Đề tài do các học sinh: Lê Hữu Diệu Uyên (lớp 11A2), Nguyễn Gia Huy (lớp 11A3), Phan Nguyễn Quốc Huy (lớp 10A2) và Nguyễn Hà Minh Anh (lớp 9A2) thực hiện, với mục đích: nhận biết và phân loại các loài cây bằng hình ảnh chụp từ điện thoại thông minh; cung cấp thông tin liên quan về loài cây; báo cáo tích hợp định vị nhằm đánh dấu vị trí của loài cây quý hiếm cho các cơ quan chính quyền.

Nhóm học sinh thực hiện đề tài “Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xây dựng website giúp nhận biết các loài cây quý hiếm hỗ trợ bảo tồn hệ sinh thái – GreenLink”.

Để có được bộ cơ sở dữ liệu, dự án xác định các khu vực phân bố của các loại cây quý hiếm thuộc Sách Đỏ Việt Nam tại địa bàn tỉnh Đắk Lắk. Tiến hành thu thập hình ảnh trực tiếp tại hiện trường bằng camera điện thoại thông minh, flycam và máy ảnh bảo đảm chất lượng hình ảnh rõ ràng. Tệp ảnh chụp các loài thực vật được sử dụng làm tập dữ liệu đầu vào để tiến hành huấn luyện mô hình máy học của trí tuệ nhân tạo (AI). Tiếp theo, tập dữ liệu này được xử lý để làm sạch dữ liệu; sau đó tiến hành tăng cường dữ liệu. Cuối cùng, mô hình sẽ được huấn luyện và thử nghiệm với các bộ dữ liệu. Em Lê Hữu Diệu Uyên chia sẻ, nhóm nghiên cứu đã chọn 20 loài thực vật quý hiếm (cà te, giáng hương, thủy tùng, du sam, thông 5 lá, thông 2 lá dẹt, kiền kiền, gió bầu, gõ mật, cẩm lai, trắc, xá xị, lát hoa, sến mủ, dổi nhung, dầu rái, sao đen, sưa) trong Sách Đỏ Việt Nam, đặc trưng tại Đắk Lắk, chụp ảnh các loại cây này vào các thời điểm khác nhau, tuổi cây khác nhau để huấn luyện cho máy, cùng bộ dữ liệu nhiều loài thực vật khác.

Các hình ảnh về các loại cây sau khi xử lý và tăng cường dữ liệu sẽ được đưa vào một mạng neural tích chập Convolutional Neural Network (CNN). Mô hình mạng neural tích chập là một trong những mô hình để nhận dạng và phân loại hình ảnh.

Cô Lê Thị Hoàng Phương, giáo viên Trường Tiểu học, THCS và THPT Hoàng Việt, người trực tiếp hướng dẫn nhóm nghiên cứu cho biết, với kho dữ liệu hình ảnh thu thập được, nhóm nghiên cứu đã dùng máy tính sử dụng bộ xử lý đồ họa NVIDIA AMPERE A100 trên Google Colaboratory và ngôn ngữ lập trình Python để xử lý. Kết quả, đề tài đã huấn luyện được 3 mô hình CNN và lựa chọn mô hình ConvNeXt phục vụ cho việc hỗ trợ nhận biết để bảo tồn các loài cây quý hiếm; tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu 8.030 ảnh về 20 loài cây quý hiếm trên địa bàn tỉnh.

Từ mô hình đã được huấn luyện, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng ứng dụng GreenLink để hỗ trợ nhận biết các loài cây quý hiếm qua ảnh có sẵn hoặc ảnh chụp. Ứng dụng này cung cấp được mức độ quý hiếm của các loài cây qua việc hiển thị tên gọi, đặc điểm, phân bố, giá trị, tình trạng và biện pháp bảo vệ, giúp mọi người đều có thể nhận biết và có biện pháp bảo tồn được các loài cây quý hiếm.

TS. Vương Hữu Nhi, Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh, Trưởng Ban tổ chức cuộc thi Sáng tạo dành cho thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh lần thứ 12 nhận xét: Đề tài đã xây dựng website GreenLink có giao diện đẹp, dễ sử dụng. Đây là website tiên phong sử dụng AI để nhận diện các loài thực vật, nhất là các loài thực vật trong Sách Đỏ Việt Nam một cách hiệu quả và chính xác. Người dùng có thể chụp ảnh các loài thực vật bằng điện thoại di động, đưa lên trang web GreenLink, ngay lập tức website sẽ cung cấp kết quả bao gồm tên loài, tình trạng bảo tồn và các thông tin liên quan. Ngoài ra, nền tảng này giúp tạo kết nối trực tiếp với các cơ quan bảo vệ thực vật và xác định được vị trí của các loài cây nguy cấp nhằm kịp thời bảo tồn và bảo vệ, giúp các cơ quan bảo vệ thực vật kết nối với người dân trong việc bảo vệ đa dạng sinh học.

Website GreenLink đã tham gia cuộc thi Imagine Cup Junior 2024 do Microsoft toàn cầu tổ chức vào tháng 5/2024 và đạt top 20 của Việt Nam.

Đoàn Văn Thanh