„Meine Augen sind der Herrscher“! Wie kann uns künstliche Intelligenz helfen, den „familiären Hintergrund“ von Vögeln zu verstehen?

Zur Biodiversität zählen Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen, wobei Vögel zu den Kategorien gehören, die die meiste öffentliche Aufmerksamkeit auf sich ziehen. Da sie empfindlich auf Lebensraumfaktoren und deren Veränderungen reagieren, werden sie häufig als „Barometer“ und „Prüfstein“ der regionalen ökologischen Qualität verwendet. Daher gehört die Vogelbeobachtung mittlerweile zu den regelmäßigen Aufgaben der entsprechenden Einheiten.

Archivfoto: Mitarbeiter untersuchen und fotografieren Vögel

Anfänglich wurde bei der Vogelbeobachtung meist die Methode „manuell + Beobachtungsausrüstung“ angewendet, wobei man sich hauptsächlich darauf verließ, dass Inspektoren jeden Winkel des Reservats abgingen, sich die Vögel einzeln ansahen und sie einzeln zählten. Dies war zeit- und arbeitsintensiv und die Erkennungseffizienz und -genauigkeit waren sehr gering. Es gab einige gefährlichere Wattflächen und Sümpfe, die die Inspektoren nicht betreten durften und die zu statistischen blinden Flecken wurden. Mit der rasanten Entwicklung der künstlichen Intelligenz ist es möglich geworden, KI-bezogene Technologien zur Unterstützung der Überwachung der Vogelvielfalt einzusetzen. Nach der Einführung des intelligenten Vogelidentifizierungssystems können die Mitarbeiter Überwachungsarbeiten in Innenräumen durchführen. Die Videoüberwachung deckt jetzt einen größeren Bereich ab und die Effizienz, Genauigkeit und Durchführbarkeit der Überwachung wurden erheblich verbessert. Mit der schrittweisen Zunahme der Beispieldaten und der Stichprobengröße wird auch die Erkennungsgenauigkeit immer höher. Mittlerweile liegt die Überwachungsgenauigkeit bei über 90 %. Dies stellt nicht nur ein innovatives Mittel für die Untersuchung der Vogelvielfalt und die dynamische Überwachung dar, sondern führt auch zu „intelligenten Änderungen“ bei der Überwachung der Tierwelt.

Wie kann KI zur Durchführung einer „Vogelzählung“ eingesetzt werden? Zunächst müssen KI-Vogelforscher ein „intelligentes KI-Vogelidentifizierungsüberwachungssystem“ installieren, das aus Hardware-Überwachungsgeräten und intelligenter Identifizierungssoftware besteht. Zweitens verfügt der Vogel-KI-Identifikationsserver über die Funktionen einer Echtzeitüberwachung von Vögeln sowie einer effizienten Analyse und Verarbeitung. Das Vogelüberwachungs- und -managementsystem verfügt über integrierte Funktionsanwendungen wie Videozugriff, Überwachung und Steuerung, Bildverwaltung, Vogelliste und statistische Analyse. Der Kern des intelligenten Vogelüberwachungs- und -identifizierungssystems ist der intelligente Vogelidentifizierungsalgorithmus, der hauptsächlich auf Bildern und Videos basierende Vogelidentifizierungsalgorithmen sowie auf Geräuschen basierende Vogelidentifizierungsalgorithmen umfasst. Auf Bildern und Videos basierende Vogelerkennungsalgorithmen eignen sich besser für relativ offene natürliche Umgebungen wie Feuchtgebiete oder Wasseroberflächen. Beim Orientalischen Weißstorch beispielsweise erkennt das System automatisch offensichtliche Identifikationsmerkmale wie die rote Haut um seine Augen und seinen schwarzen Schnabel sowie den schwarzen und flachen Schnabel des Weißen Löfflers und trifft so Identifizierungsurteile. In Umgebungen mit starker Verbauung, beispielsweise in Bergwäldern, sind geräuschbasierte Vogelerkennungsalgorithmen effektiver.

In vielen Naturschutzgebieten und Feuchtgebietsparks wurde KI zur Untersuchung und Überwachung der Vogelvielfalt sowie zur Erkennung von Zugvögeln eingesetzt. Künstliche Intelligenz wird zur Vogelüberwachung im Yellow River Delta National Nature Reserve eingesetzt. Seit der Inbetriebnahme des Systems im Jahr 2022 liefert es umfangreiche Videoüberwachungsdaten und bietet den Reservatsmanagern eine starke Datenunterstützung bei der Durchführung von Echtzeitüberwachungen und der Anzeige historischer Aufzeichnungen.

Während der Zugvogelsaison ist es mithilfe künstlicher Intelligenz einfach, die spektakulären Vogelschwärme zu zählen. Im September 2022 hat das Kunming Dianchi Plateau Lake Research Institute in Dabokou ein intelligentes Vogelüberwachungs- und -identifizierungssystem eingeführt. Als die Rotkopfmöwen ankamen, konnte das System täglich mehr als 5.000 Rotkopfmöwen überwachen und den Verwaltern des Naturschutzgebiets eine große Menge an Beobachtungsdaten liefern.

In Zukunft werden neue wissenschaftliche Methoden und Werkzeuge bei der Vogelbeobachtung eingesetzt, um die Vogelbeobachtung in Richtung hoher Präzision, Dynamik und Intelligenz weiterzuentwickeln, die Effizienz und Identifikationsgenauigkeit der Vogelbeobachtung deutlich zu verbessern, die wissenschaftliche Forschung und den Schutz von Vögeln und ihren Lebensräumen zu fördern und entsprechende technische Unterstützung für den Erhalt der Artenvielfalt und die populärwissenschaftliche Öffentlichkeitsarbeit bereitzustellen, was zu unserem besseren Verständnis und Schutz der Vögel beiträgt.

Prüfungsexperte: Zheng Chaochao, leitender Ingenieur, China Electronics Engineering Design Institute

Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Xinhuanet

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