Ein internationales Forschungsteam startet im April das Projekt „Coral Cartography“. Ziel ist es, Kaltwasserkorallen im Atlantik erstmals umfassend zu kartieren. Die Universität Bielefeld bringt dafür ihre Expertise in Bioinformatik und Künstlicher Intelligenz (KI) ein.
„Wir entwickeln KI-Methoden, die große Mengen an Meeresbildern automatisch auswerten und Korallenstrukturen zuverlässig erkennen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Tim W. Nattkemper von der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld. „So können wir bislang ungenutzte Bildarchive systematisch analysieren und neues Wissen über bedrohte Lebensräume gewinnen.“
© Universität Bielefeld/Susanne Freitag
Kaltwasserkorallen leben in mehreren hundert bis tausend Metern Tiefe. Anders als tropische Korallen benötigen sie kein Sonnenlicht. Sie bilden komplexe Lebensräume für zahlreiche Arten, sind jedoch durch Fischerei, Tiefseebergbau und den Klimawandel zunehmend gefährdet. Während der Nordatlantik vergleichsweise gut untersucht ist, fehlen für den Zentral- und Südatlantik bislang umfassende Daten.
KI schließt Datenlücken im Atlantik
Hier liegt auch die Relevanz des Projekts. Die Forschenden bündeln vorhandene, bislang nicht vollständig ausgewertete Bilddaten – unter anderem vor Westafrika – und ergänzen sie durch neue Aufnahmen, etwa vor Brasilien. Auf dieser Basis erstellen sie einen standardisierten Datensatz zur Verbreitung und Dichte von Korallen.
© NERC funded Deep Links project, University of Plymouth, UK
Diese Daten nutzt das Team, um Modelle des maschinellen Lernens zu trainieren. Maschinelles Lernen ist ein Teilgebiet der KI, bei dem Algorithmen aus Beispieldaten Muster erkennen und Vorhersagen treffen. So lassen sich auch für wenig erforschte Meeresgebiete Aussagen über wahrscheinliche Korallenvorkommen treffen.
Die entstehenden Karten sollen politischen Entscheidungsträgern als Grundlage dienen, um Schutzgebiete auszuweisen – sowohl in nationalen Wirtschaftszonen als auch auf Hoher See. Die Ergebnisse fließen unter anderem in internationale Gremien wie Fischereiorganisationen oder die Internationale Meeresbodenbehörde ein.
© NERC funded Deep Links project, University of Plymouth, UK
Das Projekt wird vom Plymouth Marine Laboratory (Großbritannien) geleitet und von der G20-Initiative CORDAP gefördert. Insgesamt sind 12 Partner aus neun Ländern beteiligt. Die Universität Bielefeld übernimmt dabei eine Schlüsselrolle bei der KI-gestützten Bildanalyse und stärkt so die internationale Meeresforschung aus Ostwestfalen.
Große Mengen an Unterwasser-Videodaten effizient auswerten
In einem kürzlich erschienenen Paper stellte Professor Nattkemper bereits eine neue Methode vor, um den Zustand von Kaltwasserkorallenriffen effizient zu überwachen. Die Forschenden kombinierten dafür große Mengen an Unterwasser-Videodaten mit Künstlicher Intelligenz, die automatisch Korallen und andere Organismen erkennt. Ergänzt wurde das durch das Online-Tool BIIGLE, zur visuellen Auswertung der Daten. Der Ansatz soll die bisher sehr aufwendige manuelle Analyse ersetzen und eine schnellere, kontinuierliche Beobachtung dieser empfindlichen Ökosysteme ermöglichen.
