Planeetan suojelijat
Pohjoisessa Keski-Kolumbiassa sijaitseva Middle Magdalena Valley (MMV) -laakso on yksi maailman merkittävimmistä luonnon osalta monimuotoisista alueista.
Keski- ja Itä-Andien vuorten välissä sijaitseva laakso on elintärkeä planeettamme terveydelle. Alue – joka on täynnä metsiä, kosteikkoja ja tulvatasankoja – kohtaa kuitenkin haasteita. Metsäkato ja muu ihmisen toiminta uhkaavat sen ainutlaatuisia ekosysteemejä, joista monia ei löydy maapallolla missään muualta. Kolumbia on luonnon osalta maailman toiseksi monimuotoisin maa, ja MMV-laaksossa on yli 630 lintua, 120 matelijaa, 120 kalaa, 50 sammakkoeläintä, 50 nisäkästä ja 4 000 putkilokasvilajia. Se on myös monien Pohjois-Amerikan muuttolintulajien talvehtimispaikka.
Aurinkoenergialla toimivat kamerat ja mikrofonit käyttävät tekoälyä uhanalaisten ekosysteemien seuraamiseen ja pelastamiseen aina metsänpohjasta korkeimpaan puunlatvaan asti.
Valokuva: Santiago Rosado
El Silencion luonnonsuojelualue ja tutkimusasema, jotka sijaitsevat MMV-laaksossa Kolumbiassa, toimii Fundación Biodiversa Colombian operatiivisena keskuksena. Fundación on voittoa tavoittelematon organisaatio, joka on omistautunut Kolumbian biologisen perinnön ja kulttuuriperinnön säilyttämiselle. Tutkimusasemalla eli perusleirissä ryhmä biologeja työskentelee korkealla taivasalla olevassa mökissä, joka koostuu raakapuusta ja sermeistä – tarkkaillen ja seuraten jatkuvasti villieläimiä sekä aktiivisesti että passiivisesti. Ryhmä metsänvartijoita on vastuussa aktiivisesta seurannasta, johon sisältyy luonnonsuojelualueen ylläpito ja valvonta, ja pienten kamera-ansojen ja mikrofonien verkosto hoitaa passiivisen seurannan.
Passiivisen seurannan suurin haaste on ollut kameroiden ja mikrofonien keräämän valtavan tietomäärän analysointi. Vuodesta 2010 lähtien El Silencion luonnonsuojelualueelta on kerätty tietoja 40 päivän tai kolmen kuukauden välein – luoden tuhansia tunteja tallenteita, jotka vaativat asiantuntijoita kuuntelemaan niitä ja tunnistamaan niistä tiettyjä lajeja. Kaikkea on ollut mahdotonta kuulla. Koska monet kamerat ja mikrofonit ovat syrjäisissä sijainneissa, niiden säännöllinen tarkistaminen ja niiden asianmukaisen toiminnan varmistaminen ei myöskään ole aina mahdollista – tämä aiheuttaa usein valtavien tietomäärien menetyksen. Tiimi ei myöskään ole pystynyt tarkkailemaan tai kuuntelemaan villieläimiä reaaliaikaisesti. Jos kasvi kasvaa kameran edessä, akku tyhjentyy tai hyönteinen jää mikrofonin sisään, se havaitaan vasta kuukausia myöhemmin.
”Meillä on niin paljon historiallista tietoa, jota voisimme analysoida tietääksemme enemmän tästä ekosysteemistä. Teemme parhaamme analysoidaksemme saamiamme tietoja, mutta se on todella aikaa vievää. Se vaatii myös asiantuntijoita tunnistamaan ääniä ja tiettyjä lajeja, ja se on hyvin monimutkaista”, sanoo Fundación Biodiversa Colombian pääjohtaja Fernando Arbeláez.
Tämä on kuitenkin muuttunut – parempaan suuntaan. Fundación Biodiversasta on nimittäin tullut Project SPARROW’n ensimmäinen pilottihanke.
Luonnon monimuotoisuuden säilyttäminen ja suojelu
Project SPARROW – Solar-Powered Acoustic and Remote Recording Observation Watch – on tekoälypohjainen tietojenkäsittelyratkaisu, jonka on kehittänyt Microsoftin AI for Good Lab, joka on sitoutunut säilyttämään luonnon monimuotoisuuden havainnoinnin avulla. Kuvittele se jännitys, kun katselet luontoa planeetan syrjäisimmissä kolkissa pienten kameroiden ja mikrofonien verkoston kautta, joka raportoi reaaliaikaisesti. Nämä työkalut yhdessä tekoälyn kanssa mahdollistavat villieläinten ja uhkien reaaliaikaisen havaitsemisen, mikä puolestaan mahdollistaa nopeammat ja perustellummat suojelutoimet.
Fundación Biodiversa -tiimi käyttää perusleirissä SPARROW’ta luonnon monimuotoisuuteen liittyvien tietojen keräämiseen kamera-ansoista, äänimonitoreista ja muista aurinkoenergialla toimivista ympäristöilmaisimista, jotka on varustettu edistyneillä tunnistimilla. Nämä tiedot käsitellään käyttämällä Microsoftin edistyneimpiä PyTorch-pohjaisia villieläinten tekoälymalleja, jotka toimivat vähän energiaa kuluttavilla reunaprosessoreilla. Tämän jälkeen tiedot lähetetään matalan kiertoradan satelliittien kautta suoraan pilveen, jolloin tutkijat voivat käyttää tuoreita, käyttökelpoisia näkemyksiä riippumatta siitä, missä he ovat. Tämä satelliittiyhteys on ratkaisevan tärkeä tutkijoille, joiden olisi muutoin haettava tiedot fyysisesti syrjäisistä sijainneista.
Jännittävin puoli Project SPARROW’ssa on mahdollisuus saada kaikki tiedot reaaliaikaisesti. Jos istun täällä suojelualueella, kodissani Bogotassa tai missä tahansa, näemme mitä suojelualueella tapahtuu. Se on erittäin hyödyllistä.
Ylentävä havainto
”Rakastan työssäni sitä, että se vie minut ylös latvustoihin ja näen Kolumbian uudesta näkökulmasta. Rakastan sitä, että teemme työtä, joka on sekä tieteellisesti syvällistä että asioihin vaikuttavaa.”
Susana Rodrigez-Buritica
Tutkija, Humboldt Institute of Global Social Ecological Studies
Tieteellinen supervoima
”Suurin rajoitteemme oli se, että meillä oli vain tietty määrä aikaa tietojemme analysointiin. Tekoäly todella antaa supervoimat tutkijoillemme, jotta he voivat käsitellä valtavia tietomääriä ja käyttää enemmän aikaa työnsä kriittisimpiin puoliin.”
Pablo Arbelaez
Apulaisprofessori, Universidad de los Andes Center for AI
Ympäristöä säästävä innovaatio
”SPARROW toimii aurinkoenergialla, eikä se vaadi huoltoa kentällä. Innovaationa on se, että voimme kommunikoida takaisin Azure-pilveen satelliitin avulla.”
Juan Lavista Ferres
Johtava datatieteilijä, Microsoftin AI for Good Lab
Image carousel
Kuva: Santiago Rosado
Kuva: Santiago Rosado
SPARROW käyttää tekoälyä myös lajien tunnistamiseen automaattisen luokittelun avulla ja jatkaa niiden tunnistamista. Koska seeprojen ja kirahvien kaltaisilla eläimillä on erilaisia kuvioita, jotka ovat kuin sormenjäljet, tekoäly pystyy tunnistamaan samat eläimet uudelleen, mikä auttaa tutkijoita mittaamaan eloonjäämisasteita ja populaatioita. Jotta SPARROW voi pitää nämä eläimet ja niiden elinympäristöt turvassa, se näkee uhkia (esim. metsäpalon alkamisen) ja varoittaa luonnonsuojelijoita mahdollisesta vaarasta, ennen kuin se riistäytyy hallinnasta.
Kriittinen osa tätä työtä on mittaaminen – sen ymmärtäminen, saavutetaanko ponnisteluilla tarkoitettu vaikutus ja parannuksia tarvitsevien osa-alueiden määrittäminen. Jotta voidaan ennallistaa elinympäristöjä, suojella uhanalaisia lajeja ja varmistaa luonnon monimuotoisuuden pitkän aikavälin terveys, ympäristöstä ja siinä elävistä olennoista on mitattava tarkkoja tietoja. Nyt nämä tiedot ovat saatavilla nopeammin kuin koskaan ennen.
Tutkijat saavat joka päivä tietoja SPARROW’lta, mikä muuttaa koko tiedonsaantiprosessia.
Sen sijaan, että tutkijat kuluttaisivat lukemattomia tunteja analysointiin ja organisointiin, he ovat siirtäneet tämän tehtävän tekoälylle. Se antaa heille enemmän aikaa ymmärtää, mitä hyvää tai pahaa luonnossa tapahtuu. Pyrkimyksiä pelastaa ja suojella uhanalaisia lajeja, kuten kirjava hämähäkkiapina, lehtisammakko ja sininokkainen hokko, vahvistetaan yhdistämällä huipputeknologia ja syvällinen yhteisön osallistaminen.
Fundación Biodiversa Colombia voimaannuttaa myös paikallisia yhteisöjä koulutuksen, työllistämisen ja kestävän kehityksen ohjelmien kautta -– näin se voi varmistaa, että luonnonsuojelu ei vain suojele lajeja, vaan säilyttää myös alueen kulttuurisen ja ekologisen rakenteen.
Silmät ja korvat sademetsässä
Magdalena-joen kaakkoispuolella on Amazonin sademetsän sumuinen latvusto, toinen uhanalainen eteläamerikkalainen ekosysteemi. Täällä Project Guacamaya -tiimin tutkijat käyttävät myös kamera-ansoja ja bioakustiikkaa rehevän luonnon monimuotoisuuden seuraamiseen, mutta he ovat kohdanneet monia samoja ongelmia kuin Fundación Biodiversa Colombia -tiimikin.
Vuoden 2022 ja 2023 välillä Amazon menetti Andean Amazon Project -hankkeen tekemän seurannan mukaan noin 3 miljoonaa eekkeriä metsäkadon takia, keskimäärin 10 000 eekkeriä päivässä. Satelliittikuvat, kamera-ansat ja bioakustiikka seuraavat nyt miljoonia lajeja tässä monimutkaisessa ekosysteemissä auttaakseen kumoamaan ja ehkäisemään vahinkoja.
Yli 18 000 villieläinten tutkijaa ja organisaatiota ympäri maailmaa – mukaan lukien Project Guacamaya – luottaa tehokkaisiin tekoälymalleihin valtavan kerätyn tietomäärän analysoinnissa. Guacamaya on Microsoftin AI for Good Lab -projekti, joka toteutetaan yhteistyössä Humboldt-instituutin ja SINCHI-instituutin kaltaisten organisaatioiden kanssa, jotka ovat omistautuneet Amazonin sademetsien pelastamiselle ja suojelemiselle. Amazonista 10 % sijaitsee Kolumbiassa, ja tekoälyn edistysaskeleet auttavat torjumaan metsäkatoa, parantamaan ilmastoa ja pitämään tämän rehevän luontoympäristön turvassa vahingoilta.
