NEC、海洋研究開発機構とともに、AIを活用した海洋マイクロプラスチック計測システムを開発

〜自動検出・分析手法の確立を目指す海洋研究開発機構の研究開発を支援〜

 

 NECは、国立研究開発法人海洋研究開発機構(以下JAMSTEC)とともに、海洋プラスチックごみの動態や環境への影響を評価するためのマイクロプラスチック計測手法の高度化に向けて、AIによる画像認識技術を活用して高速かつ自動的に海水や前処理を施した堆積物からマイクロプラスチックを計測するシステムを開発し、JAMSTECの研究開発を支援しました。(注1)

 ※参考資料は添付の関連資料を参照

■背景

 近年、大きさ5mm以下の微小なプラスチック粒子であるマイクロプラスチックによる海洋汚染が世界的に拡大しており、生態系への影響だけではなく、食物連鎖を通じた人体への悪影響が懸念されています。海洋マイクロプラスチック汚染の実態を正確に把握するためには、各海域におけるマイクロプラスチックの数・大きさ・種類を分析することで、流出源を推定し、流出経路・到達地を予測する必要があります。

 これまでの調査手法は、海水や前処理を施した堆積物などを目の細かい網ですくい、その中からマイクロプラスチックを顕微鏡などを用いて一粒ずつ手作業で拾い出して分析するのが一般的でした。しかし、これには膨大な時間と手間がかかるだけでなく、一般的に用いられている網の目をすり抜ける300μm以下の微小な粒子を過小評価してしまうという課題がありました。

 JAMSTECは、海洋科学技術の総合的な研究を行う国立研究開発法人であり、従来から海洋マイクロプラスチックを検出する分析技術の研究開発に取り組んでいます。今回NECは、最先端AI技術群「NEC the WISE」(注2)のディープラーニング技術を搭載した「RAPID機械学習」(注3)による画像認識技術で、マイクロプラスチックを高速かつ高精度に検出・分類する仕組みを提供しました。あわせて、蛍光顕微鏡で撮影したマイクロプラスチックが試料中を流れる動画から、AI連携のための画像を抽出してデータ化するソフトウェアも提供しました。

 具体的には、JAMSTECのこれまでの研究開発の知見を活かし、海水や前処理をした堆積物など試料中のマイクロプラスチックを蛍光色素で染色し、検出に最適な速度で流しながら、蛍光顕微鏡で動画を撮影します。次に、今回開発したソフトウェアにより、この動画からマイクロプラスチック一つひとつを画像データとして自動抽出します。さらにAIによる画像認識技術を活用することで、毎分60個の処理速度で、サイズや形状を自動的に分類・集計することが可能となりました。これにより、これまで手作業で行なってきたマイクロプラスチックの検出を、自動化・高精度化することを実現しています。

 今後この計測手法が確立されて普及することで、マイクロプラスチック汚染の実態解明が進み、適切な排出規制の立案に貢献できることが期待されます。

 NECは従来から、JAMSTECのスーパーコンピュータ「地球シミュレータ」を利用した「沿岸災害シミュレーションシステム」の研究開発(注4)や、AIを活用した微化石の正確な鑑定・分取技術の確立(注5)などに取り組んできました。今後もAIをはじめとした先進技術の活用によって社会全体の環境負荷低減に貢献する「環境経営」を通して、持続可能な社会の実現を目指します。

以上

 (注1)独立行政法人環境再生保全機構の環境研究総合推進費(SII-2)にて実施

 (注2)

 ※ロゴは添付の関連資料を参照

  「NEC the WISE」(エヌイーシー ザ ワイズ)はNECの最先端AI技術群の名称です。“The WISE”には「賢者たち」という意味があり、複雑化・高度化する社会課題に対し、人とAIが協調しながら高度な叡智で解決していくという想いを込めています。

  プレスリリース NEC、AI(人工知能)技術ブランド「NEC the WISE」を策定

   https://jpn.nec.com/press/201607/20160719_01.html

  NECのAI https://jpn.nec.com/ai/

 (注3)RAPID機械学習:ディープラーニング技術を搭載し、事前に手本となるデータを読み込むことで傾向を自動で学習するため、データの分類/検知/推薦などの高精度な判断が可能。また、NEC北米研究所の独自技術により、分析エンジンの高速化と軽量化の両立を実現。これにより、大規模なマシンリソースを必要とせずにサーバ1台から分析処理ができるため、幅広い業務や企業への適用が可能。

  プレスリリース 自動でデータの傾向を学習する人工知能ソフトウェアを発売

   https://jpn.nec.com/press/201508/20150821_01.html

 (注4)プレスリリース グリーンインフラを用いた減災効果を検証・評価する「沿岸災害シミュレーションシステム」の研究開発を開始 〜巨大台風による沿岸災害の対策に向けて〜

  https://jpn.nec.com/press/201707/20170707_05.html

 (注5)プレスリリース AI(人工知能)を活用した微化石の正確な鑑定・分取技術を確立-高速自動化した革新的な地層解析に道筋-

  https://jpn.nec.com/press/201812/20181203_01.html

 

 

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参考資料

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