Sztuczna inteligencja na pomoc ssakom z Alaski #TuesdAI

Nowoczesne rozwiązania technologiczne takie jak chmura czy sztuczna inteligencja to domena biznesu, który w wyścigu o klienta nie chce pozostawać w tyle. Z tym stwierdzeniem trudno się nie zgodzić. Jak się okazuje, AI coraz częściej jest w projektach mających niewiele wspólnego z biznesem. Najnowszy przypadek wykorzystania inteligentnych algorytmów w celu ochrony zagrożonych wyginięciem ssaków na Alasce jest tego świetnym przykładem.

Na wodach Alaski żyją zagrożone wyginięciem foki i białuchy arktyczne. Naukowcy z National Oceanic i Atmospheric Administration (NOAA) prowadzą badania nad ich populacją, aby opracować rozwiązanie pozwalające uratować je przed wyginięciem.

Od wielogodzinnej pracy…

Erin Moreland jest zoologiem badającym siedliska fok i białuch arktycznych na Alasce. Na początku jej praca opierała się na przeglądaniu tysięcy zdjęć lotniczych, poszukując na nich oznak życia. Pierwsze badania Erin przeprowadziła w 2007 roku, robiąc 90 000 zdjęć z helikoptera. Następnie naukowcy musieli zeskanować wszystkie ujęcia w poszukiwaniu fok. Był to żmudny i nieprecyzyjny proces. W kolejnych latach podlegał on udoskonaleniu, lecz ostatecznie zaczęło brakować czasu tym, którzy mogliby zbadać wszystkie zebrane zdjęcia. Tylko w 2016 roku badacze uzyskali milion fotografii, z których 316 tysięcy musieli ręcznie posortować i sklasyfikować. Trzem pracownikom proces ten zajął sześć miesięcy. Zadanie to było na tyle czasochłonne, że zdobyte informacje stawały się nieaktualne do czasu ich opublikowania. W rezultacie zespół badawczy utknął w martwym punkcie, nie mogąc osiągnąć swojego celu jakim było znalezienie sposobu na ochronę zagrożonych ssaków.

Z podobnym problemem borykał się Manuel Castellote. Każdej wiosny i jesieni podróżuje z Seattle do Anchorage, aby pobrać materiały rejestrowane przez mikrofony rozmieszczone w 15 miejscach na dnie Zatoki Cooka. Przez resztę roku razem z zespołem próbuje wyodrębnić dźwięki wydobywane przez wieloryby od innych odgłosów. Na interpretację wyników nie pozostaje mu zbyt wiele czasu.

Białuchy arktyczne podczas poruszania się wykorzystują echolokację. Oznacza to, że wszelki hałas może je dezorientować. Tworzone przez ludzi odgłosy mogą maskować kluczowe sygnały, które wykorzystywane są do szukania pożywienia lub innych osobników populacji. Jeśli zostają one zakłócone, istnieje duże ryzyko, że białuchy nie przeżyją. Komplikacja polega na tym, że Anchorage jest ważnym węzłem komunikacyjnym dla statków towarowych oraz lotów wojskowych i komercyjnych, co generuje duży gwar. Celem Castellote jest dostarczenie danych o wpływie wytwarzanego przez człowieka hałasu na siedliska białuchów arktycznych. Wiedza ta pomoże w znalezieniu środków dla złagodzenia wpływu działalności ludzi na zagrożone gatunki zwierząt.

…po zatrudnienie algorytmów sztucznej inteligencji

Z odpowiedzią na oba problemy przyszła technologia, a dokładniej sztuczna inteligencja. Projekt narodził się, gdy Moreland zasiadała w ławie przysięgłych. Podczas przerwy w rozprawie usłyszała dwóch mężczyzn omawiających zagadnienie sztucznej inteligencji. Dołączyła do rozmowy, a jeden z nich poznał ją z Danem Morrisem, dyrektorem programu AI for Earth w Microsoft. Zasugerował, aby potraktować tę kwestię jako wyzwanie w hackathonie, w którym programiści, inżynierowie i inni zainteresowani uczestnicy działają przy projektach technologicznych. Do prac nad rozwiązaniem problemu Moreland zgłosiło się aż czternastu inżynierów z firmy Microsoft. Pomysł nie był jednak tak prosty, jak mogłoby się wydawać. Podczas gdy istnieje wiele modeli, które rozpoznają ludzi na zdjęciach, żaden z nich – jak dotąd – nie potrafił znaleźć fok, zwłaszcza na fotografii lotniczej tworzonej w czasie rzeczywistym. Z pomocą przyszły setki tysięcy przykładów, które naukowcy NOAA sklasyfikowali w poprzednich badaniach. Dzięki nim, specjaliści szkolący modele AI mogli łatwiej rozpoznawać zdjęcia i nagrania pokazujące wybrane ssaki.

Opracowany przez Erin Moreland i Microsoft projekt łączy technologię AI z kamerami w samolocie turbośmigłowym, który w kwietniu i maju tego roku przeleci nad Morzem Beauforta na północ od Alaski, skanując i klasyfikując obraz. Dzięki temu możliwe będzie określenie populacji fok lodowych, niedźwiedzi polarnych i innych zwierząt niemal w czasie rzeczywistym. Podobne algorytmy zostaną zastosowane do nagrań z dna Zatoki Cooka, aby dowiedzieć się, w jaki sposób zagrożona populacja białuch arktycznych spędza zimę. Algorytmy dostarczane przez Microsoft będą odróżniały fokę od skały, a dźwięki wydawane przez białuchy od odgłosów z otoczenia. Osiągnęły one 99% zgodności z wynikami otrzymanymi poprzez manualne klasyfikowanie dźwięków. Obecnie zespół opracowuje nową technologię, która sprawi, że proces ten stanie się jeszcze bardziej efektywny. Dzięki temu, zdobycie interesujących danych będzie przebiegało dużo szybciej, co pozwoli poświęcać więcej czasu na ich dokładną analizę. Rozwiązanie, które ma zostać wdrożone od wiosny tego roku, pomoże zespołowi z National Oceanic i Atmospheric Administration (NOAA) skuteczniej monitorować zagrożone gatunki, aby szybciej wyciągać wnioski i nieść pomoc.

Ręczne klasyfikowanie, a następnie analiza materiałów zbieranych przez badaczy jest czasochłonnym i żmudnym zadaniem. Badanie danych dotyczących populacji zagrożonych gatunków ułatwi zrozumienie, jakie kroki należy podjąć, by uchronić je przed wyginięciem. Algorytmy sztucznej inteligencji zastosowane przez zespół NOAA automatyzują proces, dzięki czemu analitycy zyskają więcej czasu na ich skuteczną analizę.

Więcej informacji w materiale źródłowym: https://news.microsoft.com/features/artificial-intelligence-makes-a-splash-in-efforts-to-protect-alaskas-ice-seals-and-beluga-whales/