Künstliche Intelligenz (KI) kann die Gesundheit von Korallenriffen verfolgen, indem sie das „Lied des Riffs“ lernt, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
Korallenriffe haben eine komplexe Geräuschkulisse – und selbst Experten müssen sorgfältige Analysen durchführen, um die Riffgesundheit anhand von Tonaufnahmen zu messen.
In der neuen Studie trainierten Wissenschaftler der University of Exeter einen Computeralgorithmus mit mehreren Aufzeichnungen von gesunden und degradierten Riffen, sodass die Maschine den Unterschied lernen konnte.
Der Computer analysierte dann eine Vielzahl neuer Aufzeichnungen und identifizierte die Riffgesundheit in 92 % der Fälle erfolgreich.
Das Team nutzte dies, um den Fortschritt von Riff-Restaurierungsprojekten zu verfolgen.
„Korallenriffe sind zahlreichen Bedrohungen ausgesetzt, darunter dem Klimawandel, daher ist die Überwachung ihrer Gesundheit und des Erfolgs von Naturschutzprojekten von entscheidender Bedeutung“, sagte der Hauptautor Ben Williams.
„Eine große Schwierigkeit besteht darin, dass visuelle und akustische Untersuchungen von Riffen normalerweise auf arbeitsintensiven Methoden beruhen.
„Visuelle Erhebungen sind auch durch die Tatsache eingeschränkt, dass sich viele Rifflebewesen verstecken oder nachts aktiv sind, während die Komplexität der Riffgeräusche es schwierig gemacht hat, die Riffgesundheit anhand individueller Aufzeichnungen zu identifizieren.
„Unser Ansatz für dieses Problem bestand darin, maschinelles Lernen zu verwenden – um zu sehen, ob ein Computer das Lied des Riffs lernen kann.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein Computer Muster erkennen kann, die für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar sind. Er kann uns schneller und genauer sagen, wie es dem Riff geht.“
Die Fische und andere Kreaturen, die auf Korallenriffen leben, machen eine Vielzahl von Geräuschen.
Die Bedeutung vieler dieser Rufe bleibt unbekannt, aber die neue KI-Methode kann zwischen den Gesamtgeräuschen von gesunden und ungesunden Riffen unterscheiden.
Die in der Studie verwendeten Aufnahmen wurden beim Mars Coral Reef Restoration Project aufgenommen, das stark beschädigte Riffe in Indonesien wiederherstellt.
Co-Autor Dr. Tim Lamont von der Lancaster University sagte, die KI-Methode eröffne große Möglichkeiten zur Verbesserung der Überwachung von Korallenriffen.
„Dies ist eine wirklich aufregende Entwicklung. Tonaufzeichnungsgeräte und KI könnten auf der ganzen Welt eingesetzt werden, um die Gesundheit von Riffen zu überwachen und herauszufinden, ob Versuche, sie zu schützen und wiederherzustellen, funktionieren“, sagte Dr. Lamont.
„In vielen Fällen ist es einfacher und billiger, ein Unterwasser-Hydrophon auf einem Riff einzusetzen und es dort zu belassen, als erfahrene Taucher das Riff wiederholt besuchen zu lassen, um es zu untersuchen – insbesondere an abgelegenen Orten.“
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Ökologische Indikatoren.
Ben Williams et al, Verbesserung der automatisierten Analyse mariner Klanglandschaften unter Verwendung von ökoakustischen Indizes und maschinellem Lernen, Ökologische Indikatoren (2022). DOI: 10.1016/j.ecolind.2022.108986