Щоб віднадити кота від звички залишати «подарунки» на газоні, можна використовувати різні способи: сильця для дрібних тварин, саморобні пастки з ящиків з цеглою на кришці і приманкою всередині, народні методи на кшталт обмазаних часником корок цитрусових. Нарешті, можна сидіти весь день з тапком в руці.
Інженер Nvidia вважає, що чинити так з сусідськими тваринами - якось не по-сусідськи. До того ж він хотів спробувати нейромережі на практиці. Тому він використовував більш просунутий метод: він взяв плату Nvidia Jetson TX1, IP-камеру Foscam, плату для розробки Particle Photon, приєднаний до реле, і домашню систему поливу газону. Коти мокрі - але живі і здорові.
Котам властиво територіальне поведінка, і їх територія зовсім не збігається з землею господаря. Коти мітять територію, а ходять по-великому часто на прикордонних ділянках. Цікаво, що такі прикордонні ділянки можуть ділити за часом відразу кілька тварин. Відвадити їх від такої поведінки - важко: не дивлячись на відмінну пам'ять, складно змусити кота асоціювати власника ділянки з самим ділянкою. Членовредітельскіе методи мало того, що негуманні, так ще й неефективні - на порожню територію прийдуть нові коти.
Інженер Nvidia Роберт Бонд розробив власний метод боротьби з «подарунками» на газоні. Він використовував нейросеть глибокого навчання і платформу для розробки Jetson TX1 для розпізнавання котів і включення системи поливу. «Моя дружина любить наш сад, і він повинен бути акуратним і чистим», - каже 65-річний розробник програмного забезпечення.
IP-камера Foscam FI9800P дивиться на передній двір і стежить за змінами. Якщо руху є, вона надсилає по FTP 7 знімків дозволом 640 × 480, один в секунду. Їх отримує плата Jetson TX1, яка постійно готова прийняти зображення і пропустити їх через нейронну мережу глибокого навчання Caffe.
Для отримання фото на обробку та відправлення команди на полив на Jetson бути встановлена дійсна точка доступу Wi-Fi. До Jetson підключені невеликий USB-хаб і твердотільний накопичувач по SATA. У хаб інженер встромив два «свистка» для зв'язку з клавіатурою і мишкою. На SSD Бонд встановив Caffe, використовуючи рецепт від JetsonHacks. Нейросеть працює на CUDA сьомій версії. Бонд рекомендує використовувати CEVA Deep Neural Network для економії пам'яті.
Після перебору декількох нейромереж інженер зупинився на Fully Convolutional Network for Semantic Segmentation (FCN). На Jetson Fcn32 працює добре, займаючи трохи більше 1 ГБ пам'яті, запускається всього за 10 секунд і працює з картинкою 640 × 480 приблизно за третину секунди.
На комп'ютері з GTX Titan Бонд навчив нейросеть фотографіями знайдених в Інтернеті котів. Обійшлося не без курйозів - один раз нейросеть прийняла тінь за кота і намочила Бонда.
Коли система глибокого навчання дізнається в рухомому об'єкті кота, вона дає команду платі Particle Photon, яка працює з реле, приєднаних до системи поливу. Справа на перфорованої картонній основі - Photon, зліва - реле. При отриманні потрібної команди реле замикається, включаючи душ для котиків на дві хвилини.
Приклади роботи системи представлені на зображеннях. Спочатку кіт потрапляє в поле зору камери, яка робить фотографію. На другій фотографії ми бачимо п'ятки котика - він облитий водою тікає з двору. Ніяких небезпечних хімічних речовин, ніяких пастки і капканів, які можуть нашкодити коту, ніяких ударів палицями і кидків черевиками. Тільки чиста вода.
Як підкреслює компанія-виробник плати Jetson, на весь проект пішло близько 10-15 годин роботи. Система вже може визначати місце розташування котів. Бонд планує використовувати можливості в софті і довести проект до точкової атаки.
У минулому вже були подібні проекти, де тварин розпізнають і відлякують. Blender Defender - це щось схоже, але для захисту від домашнього кота квітів і інших корисних і потрібних в будинку речей. Назва пов'язана з блендером, який вклюется, коли в поле зору камери потрапляє кіт, запригнувшій на стіл або на шафу. Бонусом йде стробоскоп.
Несподіваний душ допомагає боротися не тільки з котами і білками - але і з людьми. На жаль, це повністю ручна система, але її можна зробити за допомогою тих же інструментів, які використовував Роберт Бонд.