Koraalriffen: 3D-kartering dankzij kunstmatige intelligentie

De uitgestrektheid van koraal die het decor vormen voor de mooiste onderwaterbeelden zijn grote kolonies zeer kleine ongewervelde zeedieren met een kalkskelet, poliepen genaamd.

Koralen, ook bekend als Anthozoa, leven al millennia op de zeebodem en hebben een cruciale rol in de gezondheid van de planeetOndanks dat ze minder dan 0,1% van het oppervlak van de oceanen bedekken, bieden deze enorme en eeuwenoude kolonies, geclusterd op kalksteenriffen, een toevluchtsoord en leefgebied voor bijna een derde van de mariene soorten bekend.

Ernstig bedreigd doortemperatuurstijging en vanvervuiling Van antropische oorsprong lijden koralen aan een gevaarlijk fenomeen dat bekend staat als whitening. Die van de rode ZeeZe lijken echter beter bestand tegen klimaatgerelateerde stress.

Daarom besloot het Transnational Red Sea Centre (TRSC) zijn geheimen te onderzoeken, te beginnen met een zorgvuldige blik 3D-kartering van koraalriffen. Hij dacht erover om dit allemaal mogelijk te maken DeepReefMap, een systeem voor kunstmatige intelligentie ontwikkeld door EPFL-onderzoekers.

Kunstmatige intelligentie en de klimaatcrisis: kans of bedreiging?
Kunstmatige intelligentie zal ons helpen de oceanen van plastic te ontdoen

Kunstmatige intelligentie komt onmiddellijk in actie om koralen te beschermen

deecologische belang van koralen het is zo dat de impact van hun gezondheid zich ook uitstrekt tot de menselijke bevolking in verschillende landen over de hele wereld. Dat blijkt uit onderzoek van de National Oceanic and Atmospheric Administration van de Verenigde Staten. Een half miljard mensen zijn afhankelijk van koraalriffen de food sicurezza en inkomsten uit toeristische activiteiten.

Maar wanneer de zeetemperatuur stijgtde symbiotische algen die de koralen voeden (en hun karakteristieke kleuren geven) worden verdreven en de gebleekte poliepkolonie is voorbestemd om te sterven.

Als reactie op dit dramatische fenomeen voeren organisaties zoals de TRSC diepgaande onderzoeken uit in een poging de geheimen van koraalsoorten aanwezig in de Rode Zee, die bijzonder resistent lijken tegen klimatologische stress.

Het initiatief, geleid door het Biological Geochemistry Laboratory van de Federal Polytechnic of Lausanne en de TRSC, diende als proeftuin voor DeepReefMap, een systeem van Intelligenza Artificial ontwikkeld door EPFL's Laboratory of Computational Environmental Sciences and Earth Observation (ECEO).

De nieuwe AI is in staat om te produceren honderden meters 3D-kaarten in een paar minuten, uitgaande van beelden gemaakt met camera's die normaal op de markt verkrijgbaar zijn, en kan de verschillende koralen classificeren.

"Met dit nieuwe systeem kan iedereen deelnemen aan het in kaart brengen van de koraalriffen ter wereld", Hij legt uit Samuel Gardaz, coördinator van TRSC-projecten, “dit zal het onderzoek op dit gebied echt stimuleren, waardoor de werkdruk, de hoeveelheid apparatuur en logistiek en de kosten in verband met IT worden verminderd'.

Het effect… kameleon van biologisch afbreekbare 3D-sensoren en displays
Het Great Barrier Reef lijdt. Het probleem? De mensen…

Binnen enkele minuten honderden meters koraalrif in kaart gebracht

Zoals we lezen in de studie die zojuist is gepubliceerd op “Methoden in ecologie en evolutie”'een videosectie van 100 meter, vastgelegd tijdens 5 minuten duiken met a betaalbare camera van consumentenkwaliteit kan volledig automatisch worden omgezet in een semantische puntenwolk 5 minuten'.

Een ware revolutie voor het in kaart brengen van koraalriffen, wat traditioneel enorme middelen, veel tijd en het werk van een specialist vergt. Deze beperkingen beperken ernstig, en voorkomen in sommige gevallen zelfs volledig, de monitoring van koraalriffen door landen die niet over de nodige middelen en technische expertise beschikken.

Dankzij het nieuwe systeem Intelligenza Artificial ontwikkeld door EPFL-onderzoekers, in de toekomst de gegevens kunnen door iedereen worden verzameld, zelfs door recreatieve duikers, op voorwaarde dat ze zijn uitgerust met een camera.

Het enige wat ze hoeven te doen is langzaam over een koraalrif zwemmen en onderweg foto's maken. Ze zullen precies goed dienen goede tanks en een zeer duurzame batterij, voor het in kaart brengen van honderden meters koraalrif.

Om grotere gebieden te kunnen fotograferen hebben Zwitserse onderzoekers een PVC-structuur voorzien van zes camera's (drie aan de voorkant en drie aan de achterkant) die door dezelfde persoon kunnen worden bediend. En dit apparaat bestaat ook in goedkope versie, om ook duikteams op te nemen die met beperkte budgetten opereren.

"Een ware revolutie in de wereld van het behoud van ecosystemen", hij claimt Guilhem Banc-Prandi, onderzoeksmedewerker bij het Laboratorium voor Biologische Geochemie van de Polytechnische Universiteit van Lausanne en wetenschappelijk directeur van de TRSC.

Het Marine Sanctuary in het hart van de Stille Oceaan bedreigt... de visserij?
VN-Oceaanverdrag: Chili is het eerste land dat het ondertekend

Een digitale tweeling van het koraalrif om de bescherming ervan te vergemakkelijken

In tegenstelling tot oudere 3D-kaartprogramma's heeft DeepReefMap er geen problemen mee slechte verlichting en diffractie typisch voor onderwaterbeelden: le diepe neurale netwerkenin feite kunnen ze zich aan deze omstandigheden aanpassen. Bovendien werken bestaande programma's alleen met afbeeldingen in hoge resolutie.

"Ze zijn ook beperkt qua schaal: bij een resolutie waarbij individuele koralen kunnen worden geïdentificeerd, zijn de grootste 3D-kaarten enkele meters lang, wat eenenorme hoeveelheid tijd van verwerking", Hij legt uit Devis Tuia, hoogleraar bij ECEO. “Met DeepReefMap worden we alleen beperkt door hoe lang de duiker onder water kan blijven'.

"Ons doel was om een ​​systeem te ontwikkelen dat nuttig zou zijn voor wetenschappers die in het veld werken en dat snel en breed ingezet zou kunnen worden.", Hij legt uit Jonathan Sauder, die voor zijn proefschrift aan de ontwikkeling van DeepReefMap werkte.

"Onze werkwijze vereist geen dure hardware”, onderstreept de onderzoeker, “een computer met een eenvoudige grafische verwerkingseenheid is voldoende. Semantische segmentatie en 3D-reconstructie vinden plaats op dezelfde snelheid als het afspelen van video'.

"Het systeem is zo eenvoudig te implementeren dat wij dat ook kunnen monitor de verandering van koraalriffen in de loop van de tijd, om prioritaire natuurgebieden te identificeren“, voegt Banc-Prandi toe.

De nieuwe 3D-kaarten zullen worden verrijkt met andere gegevens, variërend van populatiegenetica tot het adaptieve potentieel van koralen. Dit proces, legt de wetenschappelijk directeur van de TRSC uit, “zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van een echte digitale tweeling van het koraalrif'.

Een ongepubliceerde Atlas van Mariene Habitats voor de bescherming van de oceanen
Tanja Zimmermann: “We proberen energie te ‘materialiseren’”