So kann KI zum Schutz der Ozeane beitragen

Sie haben die Kunst gesehen, die KI-Bildgeneratoren erstellen können, und Sie haben vielleicht mit KI-Chatbots für natürliche Sprache gespielt. Sie haben von Tools künstlicher Intelligenz profitiert, die Ihnen Musik empfehlen und Ihre nächste Streaming-Show vorschlagen.

Aber KI kann noch viel mehr. Menschen sind hervorragend darin, Muster zu erkennen. Deshalb sehen wir Gesichter auf dem Mars oder in den Wolken. Aber in manchen Bereichen ist KI noch besser. Geben Sie einem dieser Werkzeuge eine Million Fotos und bitten Sie es, verräterische Anzeichen zu erkennen – und es kann. KI kann Forschung in zuvor unmöglichen Größenordnungen ermöglichen.

Wir haben die außergewöhnliche Mustererkennung von KI genutzt, um Satellitenbilder zu durchforsten und die tonnenweise Plastikverschmutzung zu kartieren, die unsere Meere bedroht – in Echtzeit. Schon diese Technik hat gefunden mehr als 4.000 nicht gemeldete informelle Deponien neben Flüssen. Das ist nützlich, vorausgesetzt nur zehn Flüsse tragen fast zum gesamten Plastik bei, das in unsere Ozeane gelangt.

Dies ist nur der Anfang. Bisher hat sich KI als vielversprechend erwiesen unsere Projekte Seegraswiesen aus dem Weltraum kartieren und unbekannte Riffe finden, die wahrscheinlich hitzebeständige Korallen beherbergen. Wir hoffen, dass wir bald KI einsetzen können, um genau herauszufinden, welche Fische wo leben – ohne sie jemals zu sehen.

Ist KI wirklich ein Gamechanger für die Wissenschaft?

Ja. Denken Sie an die riesigen Mengen an Datenwissenschaftlern, die in den letzten Jahrzehnten gesammelt wurden. Bisher war das Durchforsten der Daten mühsam und manchmal mühsam. Das liegt daran, dass das Erkennen von Mustern etwas ist, was Menschen gut können, aber wir sind langsamer.

KI durchforstet große Datensätze, die alles von Fotos bis hin zu Zahlen sein können. Sie trainieren es, damit es weiß, wonach Sie suchen. Dann macht sich das Softwaretool an die Arbeit, erkennt Muster – und, was noch wichtiger ist, bietet Vorhersagen darüber, wie diese Muster entstehen.

Diese Methoden sind besonders leistungsfähig für chaotische und komplexe biologische Daten. Das hat zum Beispiel das KI-Tool AlphaFold total revolutioniert der langsame Prozess des Verständnisses, wie sich Proteine ​​in Zellen zu Origami-ähnlichen Formen falten. Früher hätte es Monate oder Jahre gedauert, um eine einzelne Proteinstruktur herauszufinden. In diesem Jahr kündigte AlphaFold vorhergesagte Strukturen für an 200 Millionen Proteine.

Was kann KI der Ökologie bieten?

Wir fanden KI nützlich bei unbekannte Riffe finden mit Korallen, die darauf vorbereitet sind, trotz Erwärmung des Wassers zu überleben. Das ist lebenswichtig, da die Ozeane fast die gesamte Wärme aufgenommen haben, die durch die Billionen Tonnen Treibhausgase, die wir in die Atmosphäre abgegeben haben, eingeschlossen sind.

Und wir haben festgestellt, dass KI spezifische Umweltbedingungen identifizieren kann, unter denen Riffe überleben, wenn sich die Ozeane erwärmen. Unsere Forschung deutet auf Hunderte von Riffen unter den Tausenden im Great Barrier Reef hin kann zu Hause sein zu Korallen, die eine höhere Hitzetoleranz als normal haben. Jetzt, wo wir das wissen, können wir diese Riffe schützen – und uns an sie wenden, um möglicherweise sterbende Riffe an anderer Stelle wiederherzustellen.

Diese Idee von „Superriffen“ ist nicht neu. Andere Forscher haben sich auf den Schutz konzentriert 50 Korallenriffe weltweit in der Hoffnung, diese Ökosysteme vor dem erwarteten Massensterben der Korallen bei steigenden Wassertemperaturen zu schützen. Was wir hinzugefügt haben, war die Entdeckung, dass KI helfen kann, diese hitzebeständigen Korallen zu finden. Ohne KI wäre es wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen gewesen.

Das Erkennen von Plastikmüll aus dem Weltraum wäre fast unmöglich gewesen, bevor KI-Bilderkennungsprogramme verfügbar wurden. Wie funktioniert es? Im Wesentlichen werden Fotos, die von Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation aufgenommen wurden, von KI gescannt, um versteckte Plastikmüllhalden zu erkennen. Dann verfeinern wir es im Laufe der Zeit, um zu sehen, ob diese Standorte größer werden – und ob sie in der Nähe von Flüssen oder Seen liegen, die Kunststoffe in die Meere tragen und zu den Millionen Tonnen von Schildkröten erstickenden, Fisch tötenden Kunststoffen beitragen könnten schwirrt schon herum.

Das Ziel ist es, die Standorte zu finden, an denen das höchste Risiko besteht, dass Kunststoffe in den Ozean gelangen. Sobald wir das wissen, können die Strafverfolgungsbehörden in jedem der 112 Länder, die wir kartiert haben, zuerst auf die dringendsten Probleme reagieren. Bis jetzt wir haben gefunden mehr als 4.000 Standorte, von denen etwa jeder fünfte weniger als 200 Meter von einer Wasserstraße entfernt ist. Als wir uns Indonesien im Detail ansahen, fanden wir doppelt so viele börsennotierte Deponien.

KI erweist sich auch als Arbeitsersparnis. Ein Teil der Wissenschaft, der der Öffentlichkeit oft verborgen bleibt, ist die schiere Anzahl manueller, sich wiederholender Aufgaben. Wenn Sie zum Beispiel herausfinden wollen, warum einige Babykorallenpolypen Hitze oder saureres Wasser überleben, während andere sterben, müssen Sie Farbe, Wachstum und Überlebensraten im Laufe der Zeit messen. Wir haben festgestellt, dass KI das kann diese Arbeit machenpräzise und schnell.

Natürlich ist KI keine Zauberei. Es ist ein Werkzeug, und alle Werkzeuge haben Fallstricke. Ein Problem besteht darin, zu viel Vertrauen in KI-Ausgaben zu setzen und sie für wahr zu halten, weil der Algorithmus mehr Daten gesehen hat als wir. Aber das ist gefährlich, da die sicher falsch Antworten der neuen ChatGPT-KI demonstrieren.

Auch die Ökologie ist nicht frei von Vorurteilen. Das bedeutet, dass wir die Daten, mit denen wir die KI trainieren, sorgfältig auswerten müssen. Außerdem müssen wir wachsam bleiben und KI-Vorhersagen manuell auswerten, um herauszufinden, ob sie mit unserer Realität übereinstimmen. KI ist ein wertvoller Assistent für Ökologen – kein Ersatz.

Was kommt als nächstes?

Stellen Sie sich vor, Sie hätten autonome schwimmende oder Unterwasserdrohnen, die Meerwasserproben nehmen, während neuronale KI-Netzwerke nach Fisch-DNA suchen. Es klingt wie Science-Fiction, aber es ist jetzt durchaus möglich. Die Drohnentechnologie ist ausgereift. KI-Tools sind da. Und wir müssen keine Fische mehr fangen, um zu wissen, was in den Meeren lebt. Alles, was Sie brauchen, sind winzige Spuren von Umwelt-DNA Meeresarten hinterlassen im Wasser. In ähnlicher Weise könnten wir den Zustand des Ökosystems der Korallenriffe nahezu in Echtzeit verfolgen.

Auf diese Weise können wir den Puls dieser Ökosysteme in einer Zeit messen, in der unsere Ozeane einem beispiellosen Druck durch industrielle Fischerei, Hitzewellen im Meer, Versauerung durch den Klimawandel und Plastikverschmutzung ausgesetzt sind. Je mehr wir wissen, desto besser können wir reagieren.

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