Smarta algoritmer kan stoppa fel fisk från att vandra i älven

Sällan blir mötet mellan energiproduktion och naturen lika tydligt som i fallet vattenkraftverk och vandrande fisk. Å ena sidan kraften av väldiga vattenmassor som skapar energi för hela Sverige, å den andra lax och andra fiskar som vill vandra både uppför och nedför älvar och behöver vägar förbi kraftverken.

Stornorrfors är ett av de största verken bland landets drygt 2000 och ligger i Umeälven, en liten bit västerut från Umeå i nordöstra Sverige. 2010 installerade Vattenfall en ny fisktrappa här, som skulle ta lekande fiskar förbi kraftverket, och för ett par år sedan togs de första stegen för ett fiskigenkänningssystem som med AI-teknik skulle göra det lättare för Vattenfall att följa, kategorisera och analysera fisken och dess rörelser.

– Vi utarbetade ett sätt att bestämma egenskaper hos lax, berättar Patrik Andreasson, som är specialist vid Vattenfall Research & Development.

– I dag har vi fungerande algoritmer, som är väldigt bra när det gäller att känna igen storlek, förekomst av svampangrepp och för att kunna skilja på om laxen är vild eller odlad, där man klipper den så kallade fettfenan på dess rygg.

Svårt registrera honor

Syftet med tekniken är att tydligare kunna styra vilka fiskar som tar sig upp och ned för de fisktrappor som finns för att göra passagerna förbi vattenkraftverken, samt att kunna följa arters utveckling över längre tid. I och med att det till exempel sätts ut odlad lax i Umeälven, kan man använda den artificiella tekniken för att se hur många av dem som sedan kommer tillbaka men också följa den vilda laxens vandring upp till Vindelälven (ett biflöde till Umeälven).

Under de senaste åren har utvecklingen inom fiskigenkänning gått snabbt framåt och tekniken är numera tillgänglig från flera olika aktörer. Samtidigt finns det utrymme för förbättringar och förändringar, inte minst när det gäller vad algoritmerna känner igen hos laxarna.

En av de avgörande och svåraste egenskaperna att känna igen hos lekande laxar är kön, och  viktigt är att registrera honor. Ju fler honor desto mer rom och yngel och i förlängningen också vuxna fiskar. I Stornorrfors görs könsigenkänningen i dagsläget manuellt och visuellt, av väldigt kompetent personal, i och med att det är extremt svårt att skilja på honor och hanar, särskilt tidigt under säsongen.  

– Om vi ska ersätta de personerna med algoritmer måste de vara lika bra, säger Andreasson. Det är väldigt svårt nu, särskilt i början av säsongen. Vi har gjort ett första försök att ta fram en AI som också känner igen kön och den fungerar, men är inte tillräckligt bra än. Så vi kommer utveckla den ytterligare och göra ett försök i slutet på den här säsongen eller i början på nästa. Det är en fråga vi kommer jobba med under det här året.

Stoppa invasiva arter ett framtida mål

Fiskigenkänningstekniken kan inte bara användas till att upptäcka rätt sorts fiskar, minst lika stor är potentialen i att upptäcka ”fula fiskar”.

– Vi kommer öppna en del svenska vattendrag, mest troligt till exempel Dalälven, för att släppa upp vandrande fisk, berättar Andreasson. Men då vill vi kanske också stoppa invasiva arter som svartmunnad smörbult från att vandra uppåt i vattendragen. Där har vi planer, men inget konkret projekt, på att använda smarta algoritmer för att släppa upp fiskar som är okej, men skicka tillbaka de som inte ska vara där.

Faran med invasiva arter, är att de förökar sig snabbt och kan dels ta föda från andra arter, dels använda andra arters rom som mat och därmed minska bestånd av viktigare arter. Den svartmunnade smörbulten är ett exempel på en art som är väldigt anpassningsbar och kan överleva både i söt- och saltvatten.

En självklarhet att dela information

Oavsett hur AI-tekniken kommer användas framgent är målet att den ska vara tillgänglig för alla som behöver den.

Vattenfalls laboratorium som arbetar med frågor kring fiskigenkänning är världsunikt för sitt arbete rent tekniskt, men kanske ännu mer ovanligt är öppenheten i arbetet. Patrik Andreasson berättar att de bara ett par veckor tidigare haft besök av det franska kraftbolaget EDF och att det finns stort intresse från branschkollegor i Norge, Kanada, USA och Tyskland för att ta del av data och erfarenheter.

– Att vara så öppna och tillgängliga är en vilja från vår sida, som alla ställer sig bakom. Så länge det inte är en konkurrensfördel att hålla på information finns ingen anledning att hålla saker hemliga, tvärtom. På det här området med fiskvandring i kombination med storskalig vattenkraft är kunskapsläget många gånger bristfälligt och “tyckandet” får därmed stort utrymme. Därför vill vi att ny kunskap vi får fram sprids och därmed ökar det faktabaserade underlaget.

Vattenfall samarbetar till exempel ofta med universitet – som är bra på både analys av materialet och att sprida resultaten – och på hemsidan finns över 20 000 uppmärkta bilder som vem som helst kan använda, till exempel för att bygga nya algoritmer på. 

– Sådana bilder är hårdvaluta för alla som arbetar med fiskigenkänning. Vi har ingen ambition att göra en produkt av det här, vi är angelägna om att materialet ska finnas tillgängligt för alla.