Koraljni grebeni: 3D mapiranje zahvaljujući umjetnoj inteligenciji

Prostranstva od koralj koji čine pozadinu najljepših podvodnih slika su velike kolonije vrlo malih morskih beskralješnjaka s vapnenačkim kosturom, zvanih polipi.

Također poznati kao Anthozoans, koralji žive na morskom dnu tisućljećima i imaju ključnu ulogu u zdravlju planeta: Unatoč tome što pokrivaju manje od 0,1% površine oceana, ove goleme i drevne kolonije okupljene na vapnenačkim grebenima pružaju utočište i stanište za gotovo trećina morskih vrsta znan.

Ozbiljno ugrožen odaumento delle temperatura i po 'zagađenje antropskog porijekla, koralji pate od opasnog fenomena poznatog kao izbjeljivanje. Oni od Crveno moreMeđutim, čini se da su otpornije na klimatski uvjetovani stres.

Tako je Transnacionalni centar za Crveno more (TRSC) odlučio istražiti njegove tajne, počevši od pažljivog pregleda 3D mapiranje koraljnih grebena. Razmišljao je o tome da sve ovo omogući DeepReefMap, sustav umjetne inteligencije koji su razvili istraživači EPFL-a.

Umjetna inteligencija i klimatska kriza: prilika ili prijetnja?
Umjetna inteligencija pomoći će nam očistiti oceane od plastike

Umjetna inteligencija odmah kreće u akciju zaštite koralja

L 'ekološki značaj koralja takav je da se utjecaj njihovog zdravlja proteže i na ljudske populacije u različitim zemljama diljem svijeta. Prema istraživanju Nacionalne uprave za oceane i atmosferu Sjedinjenih Država, pola milijarde ljudi oslanja se na koraljne grebene za sigurnost hrane i prihod od turističke djelatnosti.

Ali kada temperatura mora rasteje simbiotske alge koji daju hranu koraljima (i daju im njihove karakteristične boje) su izbačeni, a izbijeljena kolonija polipa je predodređena da umre.

Kao odgovor na ovaj dramatičan fenomen, organizacije poput TRSC-a provode dubinska istraživanja u pokušaju da otkriju tajne vrsta koralja prisutnih u Crvenom moru, koji se čine posebno otpornim na klimatski stres.

Inicijativa, koju su vodili Biološki geokemijski laboratorij Saveznog veleučilišta u Lausannei i TRSC, poslužila je kao testni poligon za DeepReefMap, un sistem di Umjetna inteligencija razvijen u EPFL-ovom Laboratoriju za računalne znanosti o okolišu i promatranje Zemlje (ECEO).

Nova AI sposobna je proizvoditi stotine metara 3D karata u nekoliko minuta počevši od slika snimljenih kamerama koje su inače dostupne na tržištu i može klasificirati različite koralje.

"S ovim novim sustavom svatko može sudjelovati u mapiranju svjetskih koraljnih grebena“, Objašnjava Samuel Gardaz, koordinator TRSC projekata, “ovo će stvarno potaknuti istraživanje u ovom području, smanjujući opterećenje, količinu opreme i logistike te troškove povezane s IT-om".

Učinak... kameleon biorazgradivih 3D senzora i zaslona
Veliki koraljni greben pati. problem? Ljudska bića…

Kartiranje stotina metara koraljnog grebena u nekoliko minuta

Kao što čitamo u studiji upravo objavljenoj na “Metode u ekologiji i evoluciji”"video dionica od 100 metara snimljena u 5 minuta ronjenja s a pristupačna kamera potrošačke klase može se potpuno automatski transformirati u semantički oblak točaka 5 minuta".

Prava revolucija za kartiranje koraljnih grebena, što tradicionalno zahtijeva ogromna sredstva, puno vremena i rada stručnjaka. Ova ograničenja ozbiljno ograničavaju, au nekim slučajevima potpuno sprječavaju praćenje koraljnih grebena zemlje koje nemaju potrebne resurse i tehničke vještine.

Zahvaljujući novom sustavu Umjetna inteligencija razvili istraživači EPFL-a, u budućnosti podatke može prikupljati bilo tko, čak i rekreativnim roniocima, pod uvjetom da su opremljeni kamerom.

Sve što trebaju učiniti je polako plivati ​​iznad koraljnog grebena i fotografirati dok idu naprijed. Poslužit će kako treba dobri tenkovi i vrlo izdržljiva baterija za mapiranje stotina metara koraljnog grebena.

Kako bi mogli fotografirati veća područja, švicarski su istraživači razvili a PVC struktura opremljen sa šest kamera (tri sprijeda i tri straga) kojima može upravljati ista osoba. I ovaj uređaj također postoji u jeftina verzija, kako bi također uključili ronilačke timove koji rade s ograničenim proračunom.

"Prava revolucija u svijetu očuvanja ekosustava", on tvrdi Guilhem Banc-Prandi, znanstveni novak u Laboratoriju za biološku geokemiju Politehničkog sveučilišta u Lausanni i znanstveni direktor TRSC-a.

Marine Sanctuary u srcu Pacifika prijeti... ribolovu?
Ugovor UN-a o oceanima: Čile je prva zemlja koja ga je potpisala

Digitalni blizanac koraljnog grebena radi lakše zaštite

Za razliku od starijih programa za 3D mapiranje, DeepReefMap nema problema s slabo osvjetljenje i difrakcija tipična za podvodne slike: le duboke neuronske mrežezapravo, mogu se prilagoditi tim uvjetima. Nadalje, postojeći programi rade samo sa slikama visoke rezolucije.

"Također su ograničene kada je u pitanju mjerilo: pri razlučivosti u kojoj se mogu identificirati pojedinačni koralji, najveće 3D karte duge su nekoliko metara, što zahtijevaogromna količina vremena obrade“, Objašnjava Devis Tuia, profesor na ECEO. “Uz DeepReefMap ograničeni smo samo koliko dugo ronilac može ostati pod vodom".

"Naš je cilj bio razviti sustav koji bi bio koristan znanstvenicima koji rade na terenu i koji bi se mogao brzo i široko primijeniti.“, Objašnjava Jonathan Sauder, koji je radio na razvoju DeepReefMapa za svoj doktorski rad.

"Naša metoda ne zahtijeva skupi hardver“, ističe istraživač, „dovoljno je računalo s osnovnom grafičkom procesorskom jedinicom. Semantička segmentacija i 3D rekonstrukcija odvijaju se na istom brzinom kao i video reprodukcija".

"Sustav je toliko jednostavan za implementaciju da ćemo moći pratiti promjene koraljnog grebena tijekom vremena, kako bi se identificirala prioritetna područja očuvanja“, dodaje Banc-Prandi.

Nove 3D karte bit će obogaćene drugim podacima, od populacijske genetike do adaptivnog potencijala koralja. Ovaj proces, objašnjava znanstveni direktor TRSC-a, “moglo dovesti do stvaranja pravi digitalni blizanac koraljnog grebena".

Neobjavljeni Atlas morskih staništa za zaštitu oceana
Tanja Zimmermann: “Pokušavamo 'materijalizirati' energiju”