Tiskové zprávy
AOPK ČR: Automatizovaný monitoring biodiverzity: Revoluce ve sledování přírody?
Mohou automatizované systémy a umělá inteligence zefektivnit práci přírodovědců a přinést data, která by klasickými metodami nebylo možné získat? Ověřování probíhalo mimo jiné v národní přírodní památce Mladá v Milovicích na Nymbursku. Unikátní pilotní výzkum ABMS (Automated Biodiversity Monitoring Stations) se uskutečnil v rámci projektu evropského projektu Biodiversa+. V pilotní fázi se využití moderních technologií pro sledování biodiverzity testovalo na zhruba 200 senzorech napříč 70 evropskými lokalitami. Jedním z partnerů je Agentura ochrany přírody a krajiny ČR.
Základem monitoringu je takzvaný AMI systém (Automated Monitoring of Insects – automatizovaný monitoring hmyzu). Jde o zařízení vyvinuté ve spolupráci s univerzitou v dánském Aarhusu a vyráběné ve Velké Británii. Funguje jako "chytrá krabička" pro neinvazivní sledování hmyzu. „Princip je prostý, ale efektivní: Ultrafialové světlo přitahuje noční hmyz ze širokého okolí. Ten usedá na osvětlenou bílou desku a tam je snímán kamerou. V terénních podmínkách, kde není dostupná elektrická síť, je systém energeticky soběstačný díky bateriím dobíjeným solárními panely,“ popisuje Jonáš Gaigr z Agentury ochrany přírody a krajiny ČR.
Kamera pracuje ve dvou režimech – pořizuje časosběrné snímky každých pět minut a zároveň reaguje na pohyb. Výsledkem je masivní datový soubor. Jen v Milovicích se za sezónu nahrálo půl milionu fotografií a 400 gigabajtů dat. Výzkum se neomezuje jen na hmyz. Sestavu automatické stanice doplňují akustické nahrávače Wildlife Acoustics ve verzích pro ptáky a netopýry. Tato kombinace umožňuje sledovat několik skupin živočichů najednou a zkoumat celé společenstvo v souvislostech.
Hlavní revoluce spočívá ve zpracování dat. Zatímco sběr dat v terénu šetří čas nutný pro noční výjezdy, klíčová fáze nastává po odeslání dat univerzitě v Aarhusu. Tamní tým pod vedením profesora Toke Thomase Høye využívá pokročilé modely umělé inteligence (AI) k určování druhů.
„Nový revoluční postup řeší hned několik problémů tradičního monitoringu. Zaprvé šetří lidské kapacity. Umělá inteligence dokáže zpracovat objemy dat, které by člověku trvaly roky. Odhadem jde u jednoho systému o stovky hodin ušetřené práce jen na sběru, nepočítaje čas nutný k výuce expertů. Za druhé je nedestruktivní. Na rozdíl od běžných pastí není nutné hmyz usmrcovat. A za třetí každý záznam má svou fotografii, kterou lze zpětně ověřit. To je klíčové pro vědeckou přesnost i pro budoucí import do Nálezové databáze ochrany přírody, kterou spravujeme,“ vysvětluje Gaigr.
Výsledky naznačují mimořádnou bohatost milovické rezervace. V bezlesé oblasti bylo předběžně detekováno 153 druhů ptáků, na okraji lesa 144 druhů. Častým lovícím hostem pastvin je například ohrožená vlha pestrá, v lese dominoval budníček menší. V případě nočních motýlů analýzy naznačují, že milovické lokality patří mezi druhově nejbohatší ze všech sledovaných ploch napříč Evropou. To potvrdily i lapače umístěné poblíž milovické čistírny odpadních vod a u přilehlých mokřadů.
Dlouhodobým cílem je sledovat nejen druhovou pestrost, ale i časování přírodních jevů. Klimatická změna může způsobovat nesoulad mezi rašením vegetace, výskytem hmyzu a hnízděním ptáků. Tyto technologie umožní přesně změřit, zda se "nůžky rozevírají" a zda to ohrožuje stabilitu ekosystému. U ptáků jsou pak zajímavé výsledky sledování vlhy pestré výrazným nárůstem hlasové aktivity po konci hnízdní sezony, což poukazuje na úspěšné hnízdění v NPP Mladá a zvýšenou aktivitu před odletem.
Systém má zatím ale i nevýhody – vysokou pořizovací cenu zařízení a nutnost "natrénovat" AI modely lidskými experty, kterých je nedostatek. AI modely také v tuto chvíli nedosahují u některých skupin uspokojivých výsledků při druhovém určení. „Do budoucna je však jisté, že AI modely a výpočetní kapacita se budou zlepšovat, jejich trénink je potřeba jen v počáteční fázi. Experti jsou stále nezastupitelní, ale díky modelům se mohou soustředit na specializované práce. Agentura ochrany přírody a krajiny ČR počítá s širším využitím této technologie,“ dodává Pavel Pešout z Agentury ochrany přírody a krajiny ČR.
Základem monitoringu je takzvaný AMI systém (Automated Monitoring of Insects – automatizovaný monitoring hmyzu). Jde o zařízení vyvinuté ve spolupráci s univerzitou v dánském Aarhusu a vyráběné ve Velké Británii. Funguje jako "chytrá krabička" pro neinvazivní sledování hmyzu. „Princip je prostý, ale efektivní: Ultrafialové světlo přitahuje noční hmyz ze širokého okolí. Ten usedá na osvětlenou bílou desku a tam je snímán kamerou. V terénních podmínkách, kde není dostupná elektrická síť, je systém energeticky soběstačný díky bateriím dobíjeným solárními panely,“ popisuje Jonáš Gaigr z Agentury ochrany přírody a krajiny ČR.
Kamera pracuje ve dvou režimech – pořizuje časosběrné snímky každých pět minut a zároveň reaguje na pohyb. Výsledkem je masivní datový soubor. Jen v Milovicích se za sezónu nahrálo půl milionu fotografií a 400 gigabajtů dat. Výzkum se neomezuje jen na hmyz. Sestavu automatické stanice doplňují akustické nahrávače Wildlife Acoustics ve verzích pro ptáky a netopýry. Tato kombinace umožňuje sledovat několik skupin živočichů najednou a zkoumat celé společenstvo v souvislostech.
Hlavní revoluce spočívá ve zpracování dat. Zatímco sběr dat v terénu šetří čas nutný pro noční výjezdy, klíčová fáze nastává po odeslání dat univerzitě v Aarhusu. Tamní tým pod vedením profesora Toke Thomase Høye využívá pokročilé modely umělé inteligence (AI) k určování druhů.
„Nový revoluční postup řeší hned několik problémů tradičního monitoringu. Zaprvé šetří lidské kapacity. Umělá inteligence dokáže zpracovat objemy dat, které by člověku trvaly roky. Odhadem jde u jednoho systému o stovky hodin ušetřené práce jen na sběru, nepočítaje čas nutný k výuce expertů. Za druhé je nedestruktivní. Na rozdíl od běžných pastí není nutné hmyz usmrcovat. A za třetí každý záznam má svou fotografii, kterou lze zpětně ověřit. To je klíčové pro vědeckou přesnost i pro budoucí import do Nálezové databáze ochrany přírody, kterou spravujeme,“ vysvětluje Gaigr.
Výsledky naznačují mimořádnou bohatost milovické rezervace. V bezlesé oblasti bylo předběžně detekováno 153 druhů ptáků, na okraji lesa 144 druhů. Častým lovícím hostem pastvin je například ohrožená vlha pestrá, v lese dominoval budníček menší. V případě nočních motýlů analýzy naznačují, že milovické lokality patří mezi druhově nejbohatší ze všech sledovaných ploch napříč Evropou. To potvrdily i lapače umístěné poblíž milovické čistírny odpadních vod a u přilehlých mokřadů.
Dlouhodobým cílem je sledovat nejen druhovou pestrost, ale i časování přírodních jevů. Klimatická změna může způsobovat nesoulad mezi rašením vegetace, výskytem hmyzu a hnízděním ptáků. Tyto technologie umožní přesně změřit, zda se "nůžky rozevírají" a zda to ohrožuje stabilitu ekosystému. U ptáků jsou pak zajímavé výsledky sledování vlhy pestré výrazným nárůstem hlasové aktivity po konci hnízdní sezony, což poukazuje na úspěšné hnízdění v NPP Mladá a zvýšenou aktivitu před odletem.
Systém má zatím ale i nevýhody – vysokou pořizovací cenu zařízení a nutnost "natrénovat" AI modely lidskými experty, kterých je nedostatek. AI modely také v tuto chvíli nedosahují u některých skupin uspokojivých výsledků při druhovém určení. „Do budoucna je však jisté, že AI modely a výpočetní kapacita se budou zlepšovat, jejich trénink je potřeba jen v počáteční fázi. Experti jsou stále nezastupitelní, ale díky modelům se mohou soustředit na specializované práce. Agentura ochrany přírody a krajiny ČR počítá s širším využitím této technologie,“ dodává Pavel Pešout z Agentury ochrany přírody a krajiny ČR.
Online diskuse
Redakce Ekolistu vítá čtenářské názory, komentáře a postřehy. Tím, že zde publikujete svůj příspěvek, se ale zároveň zavazujete dodržovat pravidla diskuse. V případě porušení si redakce vyhrazuje právo smazat diskusní příspěvěk
