Koralové útesy: 3D mapovanie vďaka umelej inteligencii

Rozlohy koralový ktoré tvoria pozadie najkrajších podvodných záberov, sú veľké kolónie veľmi malých morských bezstavovcov s vápenatou kostrou, nazývané Polypy.

Tiež známe ako Anthozoa, koraly žijú na morskom dne po tisícročia a majú a rozhodujúcu úlohu v zdraví planéty: Napriek tomu, že pokrývajú menej ako 0,1 % povrchu oceánov, tieto obrovské a starobylé kolónie zoskupené na vápencových útesoch poskytujú útočisko a biotop pre takmer tretina morských druhov známy.

Vážne ohrozenýteplota aumento delle a odznečistenia antropického pôvodu, koraly trpia nebezpečným javom známym ako bielenie. Tí z červené moreZdá sa však, že sú odolnejšie voči klimatickým stresom.

A tak sa Transnational Red Sea Center (TRSC) rozhodlo preskúmať jeho tajomstvá, počnúc starostlivým pohľadom 3D mapovanie koralových útesov. Myslel na to, aby to všetko umožnil DeepReefMap, systém umelej inteligencie vyvinutý výskumníkmi EPFL.

Umelá inteligencia a klimatická kríza: príležitosť alebo hrozba?
Umelá inteligencia nám pomôže vyčistiť oceány od plastov

Umelá inteligencia okamžite začne konať, aby ochránila koraly

L 'ekologický význam koralov je taká, že vplyv ich zdravia sa rozširuje aj na ľudskú populáciu v rôznych krajinách sveta. Podľa výskumu amerického Národného úradu pre oceán a atmosféru, pol miliardy ľudí sa spolieha na koralové útesy pre potravinová bezpečnosť a príjmy z aktivít cestovného ruchu.

Ale keď teplota mora stúpasa symbiotické riasy ktoré poskytujú výživu koralom (a dávajú im ich charakteristické farby), sú vypudené a vybielená kolónia polypov je odsúdená na smrť.

V reakcii na tento dramatický jav vykonávajú organizácie ako TRSC hĺbkové štúdie v snahe odhaliť tajomstvá druhy koralov prítomné v Červenom mori, ktoré sa zdajú byť obzvlášť odolné voči klimatickým stresom.

Iniciatíva vedená Biologickým geochemickým laboratóriom Federálnej polytechniky v Lausanne a TRSC slúžila ako testovacia platforma pre DeepReefMap, un system di Umelé spravodajstvo vyvinuté v Laboratóriu výpočtových environmentálnych vied a pozorovania Zeme EPFL (ECEO).

Nová AI je schopná produkovať stovky metrov 3D máp v priebehu niekoľkých minút, počnúc od obrázkov nasnímaných fotoaparátmi bežne dostupnými na trhu, a je schopný klasifikovať rôzne koraly.

"S týmto novým systémom sa môže ktokoľvek podieľať na mapovaní svetových koralových útesov“, Vysvetľuje Samuel Gardaz, koordinátor projektov TRSC, “to bude skutočne stimulovať výskum v tejto oblasti, čím sa zníži pracovné zaťaženie, množstvo zariadení a logistiky a náklady súvisiace s IT".

Efekt... chameleón biologicky odbúrateľných 3D senzorov a displejov
Veľká koralová bariéra trpí. Problém? Ľudské bytosti…

Mapovanie stoviek metrov koralového útesu za pár minút

Ako sme čítali v štúdii, ktorá bola práve zverejnená na „Metódy v ekológii a evolúcii“, "100 metrový úsek videa získaný za 5 minút potápania s a cenovo dostupný fotoaparát spotrebiteľskej triedy možno plne automaticky transformovať do sémantického mračna bodov 5 minút".

Skutočná revolúcia pre mapovanie koralových útesov, ktorá si tradične vyžaduje obrovské prostriedky, veľa času a prácu špecialistu. Tieto obmedzenia výrazne obmedzujú a v niektorých prípadoch úplne bránia monitorovanie koralových útesov krajinami, ktoré nemajú potrebné zdroje a technické znalosti.

Vďaka novému systému Umelé spravodajstvo vyvinutý výskumníkmi EPFL v budúcnosti údaje môže zbierať ktokoľvek, a to aj rekreačnými potápačmi za predpokladu, že sú vybavení kamerou.

Všetko, čo musia urobiť, je pomaly plávať nad koralovým útesom a fotografovať, ako idú vpred. Poslúžia tak akurát dobré tanky a veľmi odolná batéria na mapovanie stoviek metrov koralového útesu.

Aby bolo možné fotografovať väčšie plochy, švajčiarski výskumníci vyvinuli a PVC štruktúra vybavený šiestimi kamerami (tri vpredu a tri vzadu), ktoré môže ovládať tá istá osoba. A toto zariadenie existuje aj v nízkonákladová verzia, aby zahŕňala aj potápačské tímy pracujúce s obmedzeným rozpočtom.

"Skutočná revolúcia vo svete ochrany ekosystémov“, tvrdí Guilhem Banc-Prandi, vedecký pracovník v Laboratóriu biologickej geochémie Polytechnickej univerzity v Lausanne a vedecký riaditeľ TRSC.

Marine Sanctuary v srdci Tichého oceánu ohrozuje... rybolov?
Zmluva OSN o oceánoch: Čile je prvou krajinou, ktorú podpísala

Digitálne dvojča koralového útesu na uľahčenie jeho ochrany

Na rozdiel od starších 3D mapovacích programov s DeepReefMap nemá problémy zlé osvetlenie a difrakcia typická pre podvodné obrazy: le hlboké neurónové sietev skutočnosti sa dokážu prispôsobiť týmto podmienkam. Okrem toho existujúce programy pracujú iba s obrázkami vo vysokom rozlíšení.

"Sú tiež obmedzené, pokiaľ ide o mierku: v rozlíšení, kde je možné identifikovať jednotlivé koraly, sú najväčšie 3D mapy dlhé niekoľko metrov, čo si vyžadujeobrovské množstvo času spracovania“, Vysvetľuje Devis Tuia, profesor na ECEO. “S DeepReefMap sme obmedzení len tým, ako dlho môže potápač zostať pod vodou".

"Naším cieľom bolo vyvinúť systém, ktorý by bol užitočný pre vedcov pracujúcich v tejto oblasti a ktorý by sa dal rýchlo a široko nasadiť.“, Vysvetľuje Jonathan Sauder, ktorý pracoval na vývoji DeepReefMap pre svoju doktorandskú prácu.

"Naša metóda nevyžaduje drahý hardvér“, zdôrazňuje výskumník, „postačuje počítač so základnou grafickou jednotkou. Sémantická segmentácia a 3D rekonštrukcia prebiehajú na rovnakú rýchlosť ako prehrávanie videa".

"Systém je tak ľahko implementovateľný, že budeme schopní sledovať zmenu koralového útesu s cieľom identifikovať prioritné oblasti ochrany“, dodáva Banc-Prandi.

Nové 3D mapy budú obohatené o ďalšie údaje, od populačnej genetiky až po adaptačný potenciál koralov. Tento proces vysvetľuje vedecký riaditeľ TRSC, “by mohlo viesť k vytvoreniu skutočné digitálne dvojča koralového útesu".

Nepublikovaný Atlas morských biotopov na ochranu oceánov
Tanja Zimmermann: „Snažíme sa ‚zhmotniť‘ energiu“