Rafy koralowe: mapowanie 3D dzięki sztucznej inteligencji

Przestrzenie koral tłem dla najpiękniejszych podwodnych zdjęć są duże kolonie bardzo małych bezkręgowców morskich o wapiennym szkielecie, zwanych polipami.

Koralowce, znane również jako Anthozoa, żyją na dnie morskim od tysiącleci i mają kluczową rolę dla zdrowia planety: Pomimo tego, że zajmują mniej niż 0,1% powierzchni oceanów, te ogromne i starożytne kolonie skupione na wapiennych rafach stanowią schronienie i siedlisko dla prawie jedna trzecia gatunków morskich znany.

Poważnie zagrożony przezwzrost temperatury i odskażenie koralowce pochodzenia antropicznego cierpią na niebezpieczne zjawisko zwane bielenie. Te z Morze CzerwoneWydają się jednak bardziej odporne na stres klimatyczny.

Dlatego też Transnarodowe Centrum Morza Czerwonego (TRSC) postanowiło zgłębić jego tajemnice, zaczynając od uważnego spojrzenia Mapowanie 3D raf koralowych. Myślał o umożliwieniu tego wszystkiego Mapa DeepReef, system sztucznej inteligencji opracowany przez badaczy z EPFL.

Sztuczna inteligencja i kryzys klimatyczny: szansa czy zagrożenie?
Sztuczna inteligencja pomoże nam oczyścić oceany z plastiku

Sztuczna inteligencja natychmiast wkracza do akcji, aby chronić koralowce

L 'ekologiczne znaczenie koralowców skutkiem tego wpływ na ich zdrowie rozciąga się także na populacje ludzkie w różnych krajach na całym świecie. Według badań amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej: pół miliarda ludzi utrzymuje się z raf koralowych dla bezpieczeństwo żywnościowe i dochody z działalności turystycznej.

Ale kiedy wzrasta temperatura morzaThe symbiotyczne algi które odżywiają koralowce (i nadają im charakterystyczne kolory), są wydalane, a wybielona kolonia polipów skazana jest na śmierć.

W odpowiedzi na to dramatyczne zjawisko organizacje takie jak TRSC prowadzą pogłębione badania, próbując odkryć tajemnice gatunki koralowców występujące w Morzu Czerwonym, które wydają się szczególnie odporne na stres klimatyczny.

Inicjatywa, kierowana przez Laboratorium Geochemii Biologicznej Politechniki Federalnej w Lozannie i TRSC, posłużyła jako poligon doświadczalny dla Mapa DeepReef, system Sztuczna inteligencja opracowane w Laboratorium Obliczeniowych Nauk o Środowisku i Obserwacji Ziemi (ECEO) EPFL.

Nowa sztuczna inteligencja jest w stanie produkować setki metrów map 3D w ciągu kilku minut, zaczynając od zdjęć zrobionych aparatami zwykle dostępnymi na rynku, i jest w stanie sklasyfikować różne koralowce.

"Dzięki temu nowemu systemowi każdy może wziąć udział w mapowaniu raf koralowych świata", On tłumaczy Samuela Gardaza, koordynator projektów TRSC, „naprawdę pobudzi to badania w tej dziedzinie, zmniejszając obciążenie pracą, ilość sprzętu i logistyki oraz koszty związane z IT".

Efekt… kameleon biodegradowalnych czujników i wyświetlaczy 3D
Wielka Rafa Koralowa cierpi. Problem? Istoty ludzkie…

Mapowanie setek metrów rafy koralowej w ciągu kilku minut

Jak czytamy w badaniu opublikowanym właśnie na „Metody w ekologii i ewolucji”"100-metrowy odcinek wideo uzyskany podczas 5 minut nurkowania z a niedrogi aparat klasy konsumenckiej można w pełni automatycznie przekształcić w semantyczną chmurę punktów 5 minut".

Prawdziwa rewolucja dla mapowanie raf koralowych, co tradycyjnie wymaga ogromnych zasobów, dużej ilości czasu i pracy specjalisty. Ograniczenia te poważnie ograniczają, a w niektórych przypadkach całkowicie uniemożliwiają monitorowanie raf koralowych przez kraje, które nie posiadają niezbędnych zasobów i wiedzy technicznej.

Dzięki nowemu systemowi Sztuczna inteligencja opracowane w przyszłości przez badaczy EPFL dane mogą być zbierane przez każdegonawet przez nurków rekreacyjnych, pod warunkiem, że są wyposażeni w aparat.

Wszystko, co muszą zrobić, to powoli przepłynąć nad rafą koralową i robić zdjęcia w miarę upływu czasu. Będą służyć dokładnie dobre czołgi oraz bardzo wytrzymała bateria, pozwalająca na mapowanie setek metrów rafy koralowej.

Aby móc fotografować większe obszary, szwajcarscy naukowcy opracowali Struktura PCV wyposażony w sześć kamer (trzy z przodu i trzy z tyłu), które może obsługiwać ta sama osoba. I to urządzenie również istnieje wersja niskobudżetowa, aby uwzględnić także zespoły nurkowe działające przy ograniczonych budżetach.

"Prawdziwa rewolucja w świecie ochrony ekosystemów", twierdzi Guilhem Banc-Prandi, pracownik naukowy w Laboratorium Geochemii Biologicznej Politechniki w Lozannie i dyrektor naukowy TRSC.

Rezerwat Morski w sercu Pacyfiku zagraża… łowieniu ryb?
Traktat ONZ dotyczący oceanów: Chile jest pierwszym krajem, który go podpisał

Cyfrowy bliźniak rafy koralowej ułatwiający jej ochronę

W przeciwieństwie do starszych programów do mapowania 3D, DeepReefMap nie ma z tym żadnych problemów słabe oświetlenie i dyfrakcja typowa dla zdjęć podwodnych: le głębokie sieci neuronowew rzeczywistości potrafią przystosować się do tych warunków. Co więcej, istniejące programy działają tylko z obrazami o wysokiej rozdzielczości.

"Są one również ograniczone, jeśli chodzi o skalę: przy rozdzielczości umożliwiającej identyfikację poszczególnych koralowców największe mapy 3D mają kilka metrów długości i wymagająogromną ilość czasu przetwarzania", On tłumaczy Devis Tuia, profesor ECEO. „Dzięki DeepReefMap jesteśmy ograniczeni jedynie tym, jak długo nurek może pozostać pod wodą".

"Naszym celem było opracowanie systemu, który byłby przydatny dla naukowców pracujących w terenie i który można by szybko i szeroko wdrożyć.", On tłumaczy Jonathana Saudera, który pracował nad rozwojem DeepReefMap na potrzeby swojej pracy doktorskiej.

"Nasza metoda nie wymaga drogiego sprzętu”, podkreśla badacz, „wystarczający jest komputer z podstawowym procesorem graficznym. Segmentacja semantyczna i rekonstrukcja 3D odbywają się w z taką samą prędkością jak odtwarzanie wideo".

"System jest na tyle łatwy do wdrożenia, że ​​będziemy w stanie to zrobić monitoruj zmiany w rafie koralowej w miarę upływu czasu, w celu określenia priorytetowych obszarów ochrony„, dodaje Banc-Prandi.

Nowe mapy 3D zostaną wzbogacone o inne dane, począwszy od genetyki populacji po potencjał adaptacyjny koralowców. Proces ten, wyjaśnia dyrektor naukowy TRSC, „może doprowadzić do powstania prawdziwy cyfrowy bliźniak rafy koralowej".

Niepublikowany Atlas siedlisk morskich na rzecz ochrony oceanów
Tanja Zimmermann: „Próbujemy „materializować” energię”