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コンピュータはクワガタの種類をどこまで判定できるのか?

写真などの画像を認識して昆虫の種類を判定してくれるアプリ「昆虫判定機」があることを知りました。

画像認識といえば、最近は「機械学習」や「AI」などのキーワードとともに、技術が発展しているとのニュースをよく目にします。

昆虫の種類を判定するソフトに機械学習やAIがどの程度関わっているか分かりませんが、同じ画像認識だけにどれだけできるのか興味がありました。

そこで、他の画像認識ソフトと一緒に、コンピュータがどれぐらい正確にクワガタの種類を見分けられるかテストしてみました。

使ったのは以下に紹介する3種類のソフトで、いずれも写真をアップロードするとすぐに答えが返ってきます。したがって、「中の人」が判断しているわけではなく、ソフトが自動的に判断しているということで3者は共通しています。

 

Google画像検索
 対象:全て

iNaturalist computer vision demo
対象:生物

昆虫判定機(Android/iOS App)
対象:日本に生息する昆虫

 

テスト 1(基本編)
まずは最も簡単そうなものから試します。図鑑に載っている昆虫の姿も、この真上からの視点ですね。

1-1. ノコギリクワガタ(オス)、上からノコギリクワガタ

Google imagesの答え:クワガタ
iNaturalistの答え:エラフスミヤマクワガタ

昆虫判定機の答え:ノコギリクワガタ

1-2. カブトムシ(オス)、上から

カブトムシGoogle imagesの答え:甲虫
iNaturalistの答え:エレファスゾウカブト

昆虫判定機の答え:カブトムシ


1-3. ヨーロッパミヤマクワガタ(オス)、上から
ヨーロッパミヤマクワガタ
Google imagesの答え:クワガタ
iNaturalistの答え:カプレオルスミヤマクワガタ

昆虫判定機の答え:ノコギリクワガタ


1-4. ギラファノコギリクワガタ(オス)、上から
ギラファノコギリクワガタ
Google imagesの答え:クワガタ
iNaturalistの答え:ヨーロッパミヤマクワガタ
昆虫判定機の答え:ノコギリクワガタ
 

Google imagesは、種までの判定はまだちょっと厳しいのかもしれません。iNaturalistはGoogle imagesよりは踏み込みましたが、やはり正解にはいたらず。おしいです。日本の昆虫が対象の昆虫判定機は、ノコギリクワガタとカブトムシを正確に見分けました。しかし外国のクワガタは対象外とあって、無理がありました。

テスト 2(種内の多様性)
クワガタは大歯型だけではありません。3つのソフトは、大あごの小さい短歯型のオスやメスは見分けられるのでしょうか?

2-1. ノコギリクワガタ(オス・短歯型)、上から
ノコギリクワガタ
Google imagesの答え:クワガタ
iNaturalistの答え:カプレオルスミヤマクワガタ

昆虫判定機の答え:コクワガタ

2-2. ノコギリクワガタ(メス)、上から

ノコギリクワガタ
Google imagesの答え:糞虫
iNaturalistの答え:ヨーロッパサイカブト

昆虫判定機の答え:コクワガタ(メス)

昆虫判定機はあと一歩。Google imagesとiNaturalistは海外で開発されたソフトなので日本のクワガタに対応していなくても仕方ないと思いますが、Google imagesの糞虫という回答はちょっと残念です…。

テスト 3(色彩の多様性)
色彩の多様性は昆虫の魅力の1つです。クワガタの中でも目立ってカラフルな2種をテストしてみました。

 
3-1. パプアキンイロクワガタ(オス)、上から

パプアキンイロクワガタ

Google imagesの答え:エレファスゾウカブト
iNaturalistの答え:キンイロハナムグリ

昆虫判定機の答え:ノコギリクワガタ


3-2. ニジイロクワガタ(オス)、上から
ニジイロクワガタ
Google imagesの答え:カブトムシ
iNaturalistの答え:キベリコツノヒシムネハナムグリ

昆虫判定機の答え:カナブン

いずれも正解には至らずでした。カナブンやハナムグリとの誤答が見られ、形で判断するか色で判断するかが分かれたようです。

テスト 4(一般的なポーズから外れたもの)

コンピュータにとって、よくあるポーズから外れたものは難易度が高いようです(これは、こちらの動画でも触れられています。TED2015「コンピュータが写真を理解するようになるまで」)。

クワガタを横から撮ったものや、翅を開いたクワガタを撮ったものを見せたら、どういう答えが返ってくるでしょうか?

4-1. コクワガタ(オス)、横から

コクワガタ
Google imagesの答え:クワガタ
iNaturalistの答え:ヨーロッパミヤマクワガタ

昆虫判定機の答え:コクワガタ

4-2. ミヤマクワガタ(オス)、開翅

ミヤマクワガタ
Google imagesの答え:ヤドリバエ
iNaturalistの答え:Cosmopolitan Ground Beetle(オサムシの一種)

昆虫判定機の答え:ジグモ

横からの写真については昆虫判定機は正解、その他2つもクワガタとは認識できています。しかし翅を開いたクワガタを認識するのはかなり難しかったようです。Google imagesと昆虫判定機の答えは甲虫でさえありません…

考察
一連の結果をまとめてみました。種まで正確に当てた場合は緑色、クワガタであることは分かっていた場合は黄色、甲虫であることは分かっていた場合は赤色、甲虫であることも外した場合は灰色で示しました。
判別まとめ
Google imagesは、まだ種を特定するまでにはいたっていないようです。これからの成長に期待です。iNaturalistはおしい誤答がいくつかありました。ヨーロッパ産の甲虫でもっと試したらもう少しよい成績になるかもしれません。昆虫判定機は対象を日本の虫に絞っているだけあって、日本のクワガタ・カブトについてはなかなかの正答率です。横からのコクワガタを当てたのは正直驚きました。
 

光沢のある種類、メス、飛んでいる姿は特に判定が難しいようでした。これらは原理的に判定が困難というわけではなく、教え込むためのインプットがまだ不十分なだけなのかなと思いました(上で紹介したTEDでも述べられているように、画像認識ソフトを「賢く」するためには大量のデータのインプットが必要です)。

野外で見つけた昆虫の名前が分かると愛着がわきますし、もっと知るための手掛かりにもなります。ビジネスにはなりにくい分野ではありますが、この手のソフトがさらに発展することを期待します。

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