Superkomputer od Funduszu Żubra widzi, słyszy i rozumie dzikie zwierzęta

Fundusz Żubra przekazał 100 tys. złotych Instytutowi Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk na zakup superkomputera. Nowoczesny sprzęt korzysta ze sztucznej inteligencji w przetwarzaniu danych z detektorów zainstalowanych w puszczy, które przyspieszą badania naukowe zagrożonych gatunków zwierząt.

Naukowy przełom

Zmiana metodologii pracy – z analogowych badań terenowych na cyfrowe pomiary – w większości krajów europejskich jest standardem. Pracownicy IBS PAN w coraz większym stopniu używają nowoczesnych narzędzi takich jak: drony, fotopułapki, detektory akustyczne umożliwiające jednoczesne prowadzenie badań w blisko kilkuset miejscach. Przykładem są fotopułapki instalowane przez naukowców IBS PAN rejestrujące w ciągu roku do kilkuset tysięcy zdjęć i filmów. Przy takiej intensywności cyfrowych pomiarów naukowcy otrzymują pokaźną ilość danych do analizy. Aby ułatwić pracownikom IBS PAN przetwarzanie tych danych, Fundusz Żubra Kompanii Piwowarskiej wsparł projekt nowym, wydajnym superkomputerem.

Superkomputer przypomina wizualnie klasyczny komputer, ale wyróżnia go moc obliczeniowa, wykorzystująca innowacyjne algorytmy AI (Artificial Intelligence) do rozpoznawania obiektów i zdarzeń na: zdjęciach, filmach, w plikach dźwiękowych. Ułatwia ich automatyczną klasyfikację. Metaforycznie ujmując jest to „wyciskacz wiedzy z danych”.

Sztuczna inteligencja w świecie natury

Na superkomputerze będzie zainstalowany ekspercki system Trapper AI opracowany przez IBS PAN, Fundację Open Science Conservation Fund oraz Slavic AI z Białegostoku. System przetwarza dane z sensorów „ucząc” w ten sposób rozpoznawania zwierząt. Trapper AI jest już wdrożony na innych obszarach chronionych takich jak Karkonoski Park Narodowy i 10 parków narodowych w Niemczech. Innowacyjnym systemem zainteresowane są również inne instytucje naukowe oraz parki narodowe w Europie.

– Sztuczna inteligencja przyspiesza pracę, dlatego jest wykorzystywana w badaniach na całym świecie. Polska dopiero dogania inne kraje. Jesteśmy w przełomowym momencie dla nauki o przyrodzie – mówi Michał Żmihorski, dyrektor Instytutu Biologii Ssaków PANZ sensorami wśród zwierząt.

Sensory to małe urządzenia rejestrujące: fotopułapki, rekordery audio, czujniki meteo, drony, automatyczne aparaty fotograficzne. Można umieścić je losowo albo w konkretnych miejscach wzdłuż drogi lub przy oczku wodnym, przy których gromadzą się zwierzęta.

Sieć punktów nasłuchowych pozwala naukowcom na precyzyjne monitorowanie dużych obszarów Puszczy równocześnie – w przypadku metod tradycyjnych wymagałoby to zaangażowania półtorej setki wykwalifikowanych ekspertów. System umożliwia na przykład: tworzenie map występowania gatunków, śledzenie zmian wielkości ich populacji.

Fotopułapki i detektory akustyczne umożliwiają wykrycie skrytego trybu życia rysi i innych dzikich zwierząt. Dzięki tej metodzie, zarejestrowano pierwszy raz od lat, wizytę niedźwiedzia z Białorusi w Puszczy Białowieskiej.

Na podstawie danych, naukowcy budują dobowe i sezonowe wzorce aktywności zwierząt, mogą ustalić wskaźnik liczebności gatunków, opisać ich zachowania. IBS PAN bada tymi metodami: nietoperze, gryzonie, drapieżniki, ptaki i owady.

– Żeby chronić bioróżnorodność i ginące gatunki, musimy najpierw wiedzieć, co konkretnie im zagraża, dlaczego wymierają. Badamy, jakie cechy środowiska korelują z obecnością, a jakie z zanikaniem gatunku, stąd potrzeba wiedzy o tym środowisku – tłumaczy profesor Żmihorski.

Hotspoty bioróżnorodności

Superkomputer pozwoli naukowcom operować większą liczbą sensorów umieszczanych w środowisku naturalnym. Dzięki imponującej mocy obliczeniowej i algorytmom AI jest możliwe zadawanie nowych pytań badawczych i przeprowadzanie projektów monitoringowych ze znacznie większą dokładnością. Efektem pracy będzie odnajdowanie tzw. hotspotów bioróżnorodności czy obszarów ze szczególną koncentracją gatunków rzadkich, tym samym zdobywanie argumentów do objęcia ochroną danego obszaru np. tworząc rezerwat. Formułując zalecenia dla parków narodowych, ministerstwa lub nadleśnictw, można skuteczniej chronić dzikie zwierzęta i ich siedliska.

Superkomputer umożliwi także dalsze projektowanie, trenowanie i zautomatyzowanie nowych modeli AI. To z kolei znacznie przyspieszy (od 10x do 100x) przetwarzanie pozyskiwanych danych.

Partnerstwo Żubra

– W ramach tegorocznych działań Funduszu Żubra zdecydowaliśmy się przeznaczyć 100 tys. złotych na zakup superkomputera. Pozwoli zwiększyć efektywność wypracowanego przez IBS PAN algorytmu sztucznej inteligencji Trapper AI, który analizuje jakościowo dane pochodzące z m.in. kilkudziesięciu fotopułapek oraz 120 detektorów nagrywających głosy ptaków i nietoperzy rozsianych po Puszczy Białowieskiej. Obecna współpraca z IBS PAN jest efektem zeszłorocznych działań, z których jesteśmy bardzo zadowoleni. Postawienie wież i budek nietoperzom realnie wpłynęło na lepsze życia ssaków, i poprawiło relacje mieszkańców Białowieży z pracownikami naukowymi - mówi Urszula Czerniawska-Kapeluch, senior brand manager Żubra.