Koralni grebeni: 3D kartiranje zahvaljujoč umetni inteligenci

Prostranosti koral ki tvorijo ozadje najlepših podvodnih slik so velike kolonije zelo majhnih morskih nevretenčarjev z apnenčastim okostjem, imenovane polipi.

Korale, znane tudi kot Anthozoans, že tisočletja živijo na morskem dnu in imajo ključno vlogo pri zdravju planeta: kljub temu, da pokrivajo manj kot 0,1 % površine oceanov, te ogromne in starodavne kolonije, združene na apnenčastih grebenih, zagotavljajo zatočišče in življenjski prostor skoraj tretjina morskih vrst znan.

Resno ogrožena zaradipovišanje temperatur in odonesnaževanje antropskega izvora, korale trpijo zaradi nevarnega pojava, znanega kot beljenje. Tisti iz Rdeče morjeVendar se zdijo bolj odporne na stres, povezan s podnebjem.

Zato se je transnacionalni center Rdečega morja (TRSC) odločil raziskati njegove skrivnosti, začenši s skrbnim ogledom 3D kartiranje koralnih grebenov. Razmišljal je, da bi vse to omogočil DeepReefMap, sistem umetne inteligence, ki so ga razvili raziskovalci EPFL.

Umetna inteligenca in podnebna kriza: priložnost ali grožnja?
Umetna inteligenca nam bo pomagala očistiti oceane plastike

Umetna inteligenca takoj stopi v akcijo za zaščito koral

L 'ekološki pomen koral tako je, da se vpliv njihovega zdravja razširi tudi na človeško populacijo v različnih državah po svetu. Glede na raziskavo ameriške Nacionalne uprave za oceane in atmosfero, pol milijarde ljudi se zanaša na koralne grebene za varnost preskrbe s hrano in prihodki iz turistične dejavnosti.

Ampak ko temperatura morja se povečaje simbiotske alge ki hranijo korale (in jim dajejo njihove značilne barve), so izgnani, beljena kolonija polipov pa je obsojena na smrt.

Kot odgovor na ta dramatičen pojav organizacije, kot je TRSC, izvajajo poglobljene študije, da bi razkrile skrivnosti vrste koral, ki so prisotne v Rdečem morju, ki se zdijo posebej odporne na podnebne obremenitve.

Pobuda, ki sta jo vodila Laboratorij za biološko geokemijo Zvezne politehnike v Lausanni in TRSC, je služila kot preskusna naprava za DeepReefMap, un sistem di Umetna inteligenca razvit v Laboratoriju za računalniške okoljske znanosti in opazovanje Zemlje (ECEO) EPFL.

Novi AI je sposoben proizvajati stotine metrov 3D zemljevidov v nekaj minutah izhaja iz slik, posnetih s kamerami, ki so običajno na voljo na trgu, in lahko razvrsti različne korale.

"S tem novim sistemom lahko vsakdo sodeluje pri kartiranju svetovnih koralnih grebenov“, Pojasnjuje Samuel Gardaz, koordinatorka projektov TRSC, “to bo resnično spodbudilo raziskave na tem področju, zmanjšalo delovno obremenitev, količino opreme in logistike ter stroške, povezane z IT".

Učinek ... kameleon biorazgradljivih 3D senzorjev in zaslonov
Veliki koralni greben trpi. Težava? Človeška bitja …

Kartiranje na stotine metrov koralnega grebena v nekaj minutah

Kot smo prebrali v študiji, ki je bila pravkar objavljena na "Metode v ekologiji in evoluciji”"100-metrski video del, pridobljen v 5 minutah potapljanja z a Cenovno ugodna kamera potrošniškega razreda se lahko popolnoma samodejno pretvori v semantični oblak točk 5 minut".

Prava revolucija za kartiranje koralnih grebenov, ki tradicionalno zahteva ogromna sredstva, veliko časa in dela specialista. Te omejitve močno omejujejo in v nekaterih primerih popolnoma preprečujejo spremljanje koralnih grebenov države, ki nimajo potrebnih virov in tehničnega znanja.

Zahvaljujoč novemu sistemu Umetna inteligenca razvili raziskovalci EPFL, v prihodnosti podatke lahko zbira kdorkoli, tudi rekreativni potapljači, če so opremljeni s kamero.

Vse, kar morajo storiti, je, da počasi plavajo nad koralnim grebenom in med vožnjo fotografirajo. Služile bodo ravno prav dobri tanki in zelo vzdržljivo baterijo za kartiranje na stotine metrov koralnega grebena.

Da bi lahko fotografirali večja območja, so švicarski raziskovalci razvili a PVC struktura opremljen s šestimi kamerami (tri spredaj in tri zadaj), ki jih lahko upravlja ista oseba. In ta naprava obstaja tudi v poceni različica, vključiti tudi potapljaške ekipe, ki delujejo z omejenimi proračuni.

"Prava revolucija v svetu ohranjanja ekosistemov", trdi Guilhem Banc-Prandi, znanstveni sodelavec Laboratorija za biološko geokemijo Politehnične univerze v Lausanni in znanstveni direktor TRSC.

Marine Sanctuary v osrčju Pacifika ogroža ... ribolov?
Oceanska pogodba ZN: Čile je prva država, ki jo je podpisala

Digitalni dvojček koralnega grebena za lažjo zaščito

Za razliko od starejših programov za 3D kartiranje DeepReefMap nima težav z slaba osvetlitev in uklon, značilen za podvodne slike: le globoke nevronske mrežepravzaprav se lahko prilagodijo tem razmeram. Poleg tega obstoječi programi delujejo samo s slikami visoke ločljivosti.

"Prav tako so omejeni, ko gre za merilo: pri ločljivosti, kjer je mogoče prepoznati posamezne korale, so največji 3D-zemljevidi dolgi nekaj metrov, kar zahtevaogromno časa obdelave“, Pojasnjuje Devis Tuia, profesor na ECEO. “Z DeepReefMap smo omejeni samo na to, kako dolgo lahko potapljač ostane pod vodo".

"Naš cilj je bil razviti sistem, ki bi bil uporaben za znanstvenike, ki delajo na tem področju, in ki bi ga bilo mogoče hitro in široko uporabiti.“, Pojasnjuje Jonathan Sauder, ki je za svojo doktorsko nalogo sodeloval pri razvoju DeepReefMap.

"Naša metoda ne zahteva drage strojne opreme«, poudarja raziskovalec, »zadostuje računalnik z osnovno grafično procesno enoto. Semantična segmentacija in 3D rekonstrukcija potekata na enako hitrost kot pri predvajanju videa".

"Sistem je tako enostaven za implementacijo, da bomo lahko spremljanje sprememb koralnega grebena sčasoma, da bi določili prednostna ohranitvena območja«, dodaja Banc-Prandi.

Novi 3D zemljevidi bodo obogateni z drugimi podatki, od populacijske genetike do prilagodljivega potenciala koral. Ta proces, pojasnjuje znanstveni direktor TRSC, "lahko privede do nastanka pravi digitalni dvojček koralnega grebena".

Neobjavljeni atlas morskih habitatov za zaščito oceanov
Tanja Zimmermann: “Poskušamo 'materializirati' energijo”