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Künstliche Intelligenz zählt Elefanten- und Koalabären-Bestände

Koal­abären und auch Ele­fan­ten gehören zu den bedro­ht­en Tier­arten. Ihre Bestände ver­ringern sich seit Gen­er­a­tio­nen. Um die Tiere zu schützen, gehört es dazu, sie kon­tinuier­lich zu zählen. Von Men­schen­hand dauert das jedoch sehr lange und find­et häu­fig unter erschw­erten Bedin­gun­gen statt. Meth­o­d­en, die auf KI fußen, helfen Forsch­ern aus.

Mit Hil­fe von Kün­stlich­er Intel­li­genz (KI) zählen Wis­senschaftler heutzu­tage die kri­tis­chen Bestände von Tieren wie Koal­abären und Ele­fan­ten. Wie die neuen Tech­nolo­gien zum Ein­satz kom­men, erfährst Du jet­zt auf fea­tured.

Koalabären- und Elefantenbestände im Blick behalten

Seit den Neun­ziger­jahren hat sich der Koala-Bestand in eini­gen Gebi­eten Aus­traliens um rund 80 Prozent ver­ringert, wie eine Studie des WWF (2017) angibt. Gerodete Wälder und ein fol­glich schrumpfend­er Leben­sraum, Autos, Hunde und Din­gos, aber auch Krankheit­en gefährden die Tiere. Durch die ver­heeren­den aus­tralis­chen Buschbrände 2019/20 kam es außer­dem zu einem Ver­lust von 71 Prozent der Pop­u­la­tion in den betrof­fe­nen Gebi­eten; auch Euka­lyp­tus-Wälder fie­len dem Feuer zum Opfer.

Neben den Koal­abären in Aus­tralien sind eben­falls die Bestände der Ele­fan­ten weltweit bedro­ht und in den ver­gan­genen Jahren stark zurück­ge­gan­gen. Laut WWF leben nur noch etwa 415.000 afrikanis­che und 50.000 asi­atis­che Ele­fan­ten. Ihr Leben­sraum hat sich seit 1979 (afrikanis­che Ele­fan­ten) um min­destens 50 Prozent ver­ringert. Durch Wilderei und das Bevölkerungswach­s­tum wird er auch in Zukun­ft noch weit­er abnehmen. Denn je mehr Raum Men­schen für sich beanspruchen, desto mehr lei­det die Lebenswelt der Ele­fan­ten.

Wis­senschaftler möcht­en Lösun­gen find­en, um die Tiere best­möglich zu schützen und die bleiben­den Bestände erhal­ten zu kön­nen. Dazu müssen sie zunächst wis­sen, wo genau sich wie viele Exem­plare der bedro­ht­en Tier­arten befind­en. Deshalb ist es so wichtig, die Bestände regelmäßig zu zählen und die Leben­sräume im Blick zu behal­ten.

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KI, Drohnen und Wärmebildkameras zum Zählen von Koalabären

Ein Forschung­steam der Queens­land Uni­ver­si­ty of Tech­nol­o­gy (QUT) in Aus­tralien hat schon 2019 eine Meth­ode getestet, um Koalas zu zählen. Spezielle Drohnen behal­ten dabei die Koala-Pop­u­la­tio­nen im Blick. Der Trick: Sie nutzen eine Wärme­bild­kam­era, um die Tiere zu iden­ti­fizieren. Drohnen und Wärme­bild­kam­eras sind erst­mal nichts Neues. Die Kom­bi­na­tion bei­der Tech­nolo­gien jedoch schon; dazu kommt außer­dem Kün­stliche Intel­li­genz. Diese ist wichtig, weil das Habi­tat der Koal­abären sehr kom­plex ist. Die Tiere sitzen gern in Euka­lyp­tus­bäu­men und sind oft durch das Blät­ter­dach verdeckt.

Ein Koal­abär in einem Euka­lyp­tus­baum. — Bild: QUT

Wie find­et die Drohne die Koalas also? Zuerst durch­forstet sie das gesamte Are­al. Mit­tels Infrarot-Tech­nolo­gie macht die Wärme­bild­kam­era sicht­bar, was dem bloßen Auge ver­bor­gen bleibt. Die Kam­era ent­tarnt einen Koal­abären auch im gröb­sten Dic­kicht, da er Wärme abgibt. Im Ide­al­fall geht eine Drohne mor­gens auf die Suche nach Koalas, da zu diesem Zeit­punkt der Unter­schied zwis­chen kalter Luft und der Kör­per­wärme des Tieres am größten ist. Nach dem Rund­flug wer­den die gesam­melten Dat­en aus­gew­ertet. Ein kom­plex­er, lern­fähiger Algo­rith­mus unter­schei­det die Wärme­bilder der Koal­abären von denen ander­er Tiere. Kän­gu­rus, Per­so­n­en oder Autos wer­den nicht mit­gezählt.

Und auch die Tre­f­fer­quote überzeugt. Getestet wur­den die Drohnen in einem Gebi­et, in dem die Koal­abären Funkhals­bän­der tru­gen. Koala-Experten find­en im Durch­schnitt 70 Prozent der dort ange­siedel­ten Koal­abären, die Drohne hinge­gen 86 Prozent. Anfang 2020 nutzen die Wis­senschaftler die Drohne auch, um Koalas in den abge­bran­nten Arealen Aus­traliens aus­find­ig zu machen.

KI und Satellitenbilder zum Zählen von Elefanten

Auch in Afri­ka set­zen Forsch­er eine KI ein, um Ele­fan­tenbestände zu zählen. Anders als bei der Koala-Drohne erfol­gt dies in Kom­bi­na­tion mit hochau­flösenden Satel­liten­bildern. Hier­für haben Wis­senschaftler aus Oxford und Bath eine Überwachungsmeth­ode mit einem Algo­rith­mus entwick­elt. Durch soge­nan­ntes maschinelles Ler­nen lassen sich selb­st große Daten­sätze gut analysieren. Diese Tech­nolo­gie nen­nt man Deep Learn­ing. Solche riesi­gen Datensets sind für den KI-Algo­rith­mus Lern- und Arbeits­ma­te­r­i­al zugle­ich.

Als Vor­bere­itung auf den echt­en Ein­satz haben die Forsch­er den Algo­rith­mus schon 2019 trainiert. Die KI übte mit 1.000 aus­gewach­se­nen Ele­fan­ten in der Sub-Sahara. Dafür beka­men die Dick­häuter einen GPS-Anhänger um den Hals, sodass ihr Stan­dort jed­erzeit ein­deutig nachvol­lziehbar war. Außer­dem ließen sie sich auf den Satel­liten­bildern leicht iden­ti­fizieren. Dadurch kon­nte der Algo­rith­mus den Unter­schied zwis­chen Ele­fan­ten und anderen Tieren oder etwa Bäu­men erler­nen.

Inzwis­chen kann die KI auf den Satel­liten­bildern beina­he jeden Ele­fan­ten erken­nen. Zum Ver­gle­ich: Bere­its jet­zt soll die Zähl-KI für die Ele­fan­tenbestände genau­so tre­ff­sich­er sein wie ein Men­sch, der die gle­ichen Bilder auswertet.

Schneller und günstiger als herkömmliche Methoden

Egal, ob Ele­fant oder Koal­abär: Die beteiligten Forschung­steams sind sich einig, dass mit Hil­fe von tech­nol­o­gis­chen Meth­o­d­en die Auszäh­lun­gen schneller und gün­stiger möglich sind. Laut des QUT-Forschung­steams zählt eine Drohne in weni­gen Stun­den so viele Koal­abären wie ein Men­sch the­o­retisch an einem Tag.

Auch bei den Ele­fan­ten zählt die entwick­elte KI deut­lich schneller als Men­schen aus einem Flugzeug her­aus. Was eigentlich Monate dauert, kann die KI inner­halb von Stun­den auswerten. In kurz­er Zeit erfasst sie Gebi­ete von 5.000 Quadratk­ilo­me­tern, ohne die Tiere zu stören. Zudem ist die Erhe­bung aus der Luft her­aus ver­gle­ich­sweise teur­er und durch schlechte Sicht oft schw­er.

KI für Koalas und Elefanten hat Forschungs-Potenzial

Durch die Erken­nt­nisse hof­fen die Forsch­er, ihre Tech­nolo­gien auch für andere Zwecke nutzen zu kön­nen. So kön­nten sie damit beispiel­sweise weit­ere gefährdete Tier­arten, deren natür­liche Feinde und andere Pop­u­la­tions­bedro­hun­gen auf­spüren. Dadurch sollen beson­ders bedro­hte Tier­arten geschützt wer­den. Wenn Du wis­sen willst, was Drohnen son­st noch zum Umweltschutz beitra­gen, inter­essiert Dich bes­timmt unser Text zum The­ma Drohnen für die Forstpflege.

Auch Voda­fone set­zt sich für den Erhalt der Umwelt ein: Schon jet­zt hat der Dig­i­tal­isierungskonz­ern auf 100 Prozent grü­nen Strom an seinen bun­desweit­en Voda­fone-eige­nen Stan­dorten umgestellt und möchte bis 2025 kli­ma­neu­tral wer­den.

Wofür kön­nten Drohnen noch einge­set­zt wer­den? Hin­ter­lasse uns einen Kom­men­tar!

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