Амазонские тропические леса, занимающие огромную территорию в 2,3 миллиона квадратных миль, являются крупнейшим в мире тропическим лесом и самым биологически разнообразным регионом.
Амазонка, раскинувшаяся на территории девяти стран, имеет огромное значение для здоровья планеты, поглощая углекислый газ, регулируя погодные условия и обеспечивая среду обитания для бесчисленного множества видов.
Вырубка лесов и незаконное землепользование угрожают Амазонке уже несколько десятилетий, приводя к масштабной потере среды обитания и практически необратимому разрушению экосистемы.
Согласно Сохранение АмазонкиТолько в 2022 году было потеряно почти 5 миллионов акров тропических лесов, что на 21% больше, чем в предыдущем году.
Решения на основе искусственного интеллекта для сохранения природы
Глубоко в тропических лесах Амазонки животные рыщут в подлеске, не подозревая, что их снимают камеры и микрофоны.
Полученные изображения и записи не просто дают возможность заглянуть в жизнь животных в тропических лесах - они являются частью сложного проекта по борьбе с обезлесением, управляемого искусственным интеллектом.
Используя возможности данных, машинного обучения (ML) и облачных технологий, эксперты разрабатывают инновационные программы, направленные на распознавание моделей вырубки лесов и предоставление практических данных для политиков.
ИИ стал неотъемлемой частью глобальных усилий по сохранению природы, предоставив исследователям возможность объединить данные с датчиков, камер и спутников.
Проект "Гуакамайясотрудничество между Институтом Александра фон Гумбольдта, исследовательским центром CinfonIA при Андском университете, Институтом Синчи и Лаборатория Microsoft по разработке искусственного интеллекта для благих целейЦель проекта - мониторинг вырубки лесов и биоразнообразия в Колумбийской Амазонии.
Хуан Лависта Феррес, вице-президент и главный специалист по данным в лаборатории Microsoft AI for Good Lab, говорит: "Этот проект не решит всех проблем Amazon, но он решит одну, которую я считаю фундаментальной: вы не сможете решить проблему, если не сможете ее измерить".
Трехсторонний подход
Способность искусственного интеллекта работать с данными в различных модальностях позволяет исследователям получить подробную информацию об этой обширной и сложной среде.
Например, спутниковые данные позволяют провести макроанализ леса, включая события, связанные с обезлесением, незаконной добычей полезных ископаемых и изменениями в землепользовании.
Одновременно камеры и датчики на земле отслеживают влияние макроизменений на местное биоразнообразие, например, отслеживают потерю среды обитания.
Вот как Проект Guacamaya объединяет различные системы искусственного интеллекта:
Шаг 1: Спутниковые данные для макроанализа земель
Первый компонент проекта "Гуакамайя" - использование спутниковых данных из Лаборатории Планеты.
Спутниковые данные обеспечивают проект ежедневными снимками тропических лесов Амазонки с высоким разрешением, что позволяет вести мониторинг практически в режиме реального времени. Это очень важно для обнаружения быстрых изменений в лесном покрове или признаков незаконной деятельности.
Модели искусственного интеллекта, разработанные для этого этапа, обучаются поиску индикаторов обезлесения или незаконной добычи полезных ископаемых, таких как несанкционированные дороги или вырубки.
Благодаря автоматизации спутникового наблюдения команда может оповещать колумбийские власти практически сразу после начала любой подозрительной активности.
Шаг 2: Скрытые камеры для получения информации с земли
Скрытые камеры стратегически расположены по всей Колумбийской Амазонии, чтобы дополнить данные со спутника.
Эти камеры ежедневно делают тысячи фотографий и передают их в модели искусственного интеллекта, которые идентифицируют и классифицируют животных.
Помимо отслеживания перемещения видов на дне тропического леса, это также служит системой оповещения. Например, если животные встречаются за пределами своих естественных экосистем, это может свидетельствовать о местных изменениях, требующих дальнейшего изучения.
Шаг 3: Биоакустика для классификации животных
Наконец, проект "Гуакамайя" включает в себя звуковые данные, или биоакустику, собранную непосредственно в тропических лесах Амазонки.
Специальное оборудование используется для записи естественных звуков леса, а данные поступают в модели искусственного интеллекта. обучены различать птичьи и нептичьи звуки и классифицировать их по определенным видам.
С надежностью идентификации более 80% эти модели искусственного интеллекта помогают ученым понять поведение животных, отследить миграцию видов и обнаружить присутствие инвазивных или исчезающих видов.
Борьба с обезлесением в Бразилии
В рамках отдельного проекта Microsoft сотрудничает с экологической организацией Imazon и некоммерческой организацией PrevisIA в Бразилии для обнаружения незаконной добычи полезных ископаемых и вырубки лесов с помощью спутникового анализа.
"Мы используем PrevisIA для прогнозирования зон риска и принятия мер по предотвращению вырубки лесов", - говорит Карлос Соуза, старший научный сотрудник компании Imazon.
В начале этого года лесной массив в Триунфо-ду-Ксингу был уничтожен: всего за один месяц он потерял площадь, эквивалентную 700 футбольным полям. По данным PrevisIA, этот регион также является регионом с наибольшим риском дальнейшего обезлесения в 2023 году.
К концу года, по оценкам МА, будет потеряно около 271,52 квадратных километров леса.
Карлос Соуза-младший, старший научный сотрудник Imazon и координатор проекта PrevisIA, подчеркнул проактивную силу этого подхода: "Существующие модели прогнозирования вырубки лесов были долгосрочными и рассматривали то, что произойдет через десятилетия. Нам нужен был новый инструмент, который мог бы опередить разрушения".
Используя сочетание геостатистики и исторических данных, модель учитывает переменные, которые препятствуют или способствуют обезлесению, например, земли, охраняемые коренными общинами.
PrevisIA также приносит пользу местным заинтересованным сторонам, включая банки и предприятия, которые используют полученные данные для принятия экологически ответственных решений.
От реактивного к проактивному сохранению
Способность ИИ работать со сложными данными практически в режиме реального времени поддерживает новую парадигму проактивной охраны природы.
До этого исследователи полагались в основном на собранные вручную полевые данные, которые не могут охватить динамику столь обширной территории, как Амазонка.
Жозе Годофредо Пирес дос Сантос, прокурор штата Пара, говорит о необходимости превентивных мер: "Мы не хотим, чтобы нам приходилось приходить на место после того, как ущерб уже нанесен".
Исследователи отмечают, что конечная цель - сделать эти модели с открытым исходным кодом для использования в других глобальных проектах.
Роль искусственного интеллекта в охране природы: примеры из 2023 года
В мире, который борется с изменением климата, потерей среды обитания и сокращением биоразнообразия, традиционные методы сохранения природы часто оказываются недостаточными.
В 2023 году появилось множество увлекательных проектов по сохранению природы, в которых используются искусственный интеллект и машинное обучение.
Вот три примера за последние несколько месяцев:
Акустический мониторинг дельфинов реки Амазонки
Исследователи из Технического университета Каталонии в Барселоне обучили нейронную сеть различать два исчезающих вида дельфинов в реке Амазонке - бото и тукукси - на основе их уникальных акустических коммуникаций.
Установив подводные микрофоны в заповеднике Мамирауа в бразильских тропических лесах Амазонки, команда сможет наблюдать за речными дельфинами с минимальными неудобствами.
Сайт Технология искусственного интеллекта помогает отличить звуки дельфинов от других шумов окружающей среды.
Норвежский рыбный иммиграционный контроль с помощью искусственного интеллекта
Тихоокеанский лосось, инвазивный вид, угрожает местным популяциям атлантического лосося в европейских водоемах.
Компании Huawei и Berlevåg Jeger-og Fiskerforening (BJFF) создали систему фильтрации рыбы с искусственным интеллектом в норвежской реке Сторелва.
Использование модели компьютерного зрения (CV), эта система С точностью до 90% он может различать атлантического и тихоокеанского лосося, отводя инвазивные виды в бухту, а затем выпуская их в море.
Эта инновационная система "видит" инвазивных тихоокеанских лососей и надежно предотвращает их проникновение в европейские водоемы.
Подсчет пухляков в Великобритании
Пухляки, любимые, но уязвимые морские птицы Великобритании, исторически были сложны для мониторинга.
Рейнджеры традиционно подсчитывали их вручную, что отнимало много времени и сил.
В партнерстве с Microsoft, Avanade и NatureScot компания SSE Renewables пилотирование системы искусственного интеллекта чтобы посчитать пухляков на острове Мэй, у побережья Шотландии.
Камеры ведут прямую съемку пуффенов, а AI обученная модель на помеченных изображениях позволяет различать отдельных птиц при минимальном вмешательстве человека.
Будущее искусственного интеллекта в сфере охраны природы
Растущая роль искусственного интеллекта в охране природы доказала свою эффективность в самых разных экосистемах - от реки Амазонки до европейских водных путей и побережья Шотландии.
Искусственный интеллект - это инструмент, помогающий исследователям не упустить ни одной сложной биодинамической информации.
По мере того как инфраструктура, необходимая для обучения и развертывания моделей ИИ, становится все более доступной, создавать модели для решения уникальных задач сохранения природы будет все проще, даже не имея значительных ресурсов.
В будущем специалисты по охране природы смогут создавать сложные, легкие системы искусственного интеллекта с минимальным опытом.
