Beschermers van de planeet
In het noorden van centraal Colombia vind je in de Middle Magdalena Valley (MMV) een deel van ’s werelds meest opmerkelijke biodiversiteit.
Deze vallei, die zich uitstrekt tussen het centrale en oostelijke Andesgebergte, is cruciaal voor de gezondheid van onze planeet. Maar de regio – vol bossen, wetlands en uiterwaarden – staat voor uitdagingen. Ontbossing en andere menselijke activiteiten bedreigen de unieke ecosystemen, waarvan er vele nergens anders op aarde voorkomen. Colombia is het op één na meest biodiverse land ter wereld en de MMV heeft meer dan 630 vogel-, 120 reptiel-, 120 vis-, 50 amfibie-, 50 zoogdier- en 4.000 vaatplantsoorten. Het is ook een overwinteringsgebied voor veel Noord-Amerikaanse trekvogelsoorten.
Van de bosbodem tot de hoogste boomtop gebruiken camera’s en microfoons op zonne-energie AI om bedreigde ecosystemen in de gaten te houden en te redden.
Foto: Santiago Rosado
Natuurreservaat en onderzoeksstation El Silencio, gelegen in MMV in Colombia, doet dienst als het operationele centrum voor Fundación Biodiversa Colombia, een non-profitorganisatie die zich inzet voor het behoud van het biologische en culturele erfgoed van Colombia. In het onderzoeksstation, of basiskamp, werkt een team van biologen in een torenhoge openluchtcabine die bestaat uit ruw hout en schermen, waar ze voortdurend actief en passief dieren in het wild observeren en monitoren. Een groep parkwachters zorgt voor de actieve monitoring, waaronder onderhoud en toezicht in het reservaat. Een netwerk van kleine cameravallen en microfoons regelt de passieve monitoring.
De grootste uitdaging bij passieve monitoring is het analyseren van de enorme hoeveelheden gegevens die de camera’s en microfoons verzamelen. Sinds 2010 wordt er elke 40 dagen tot drie maanden informatie verzameld uit het natuurreservaat El Silencio, waardoor er duizenden uren aan opnames zijn waarvoor specialisten nodig zijn om naar bepaalde soorten te luisteren en deze te identificeren. Het was dan ook onmogelijk om alles te horen. En aangezien veel van de camera’s en microfoons zich op afgelegen locaties bevinden, is het niet altijd mogelijk om ze regelmatig te controleren om er zeker van te zijn dat ze goed werken, waardoor vaak grote hoeveelheden gegevens verloren gaan. Het team kon de dieren in het wild ook niet in real time bekijken of ernaar luisteren. Als een plant voor een camera groeit, een batterij leeg raakt of een insect zich in een microfoon nestelt, komt dit pas maanden later aan het licht.
“We hebben zoveel historische informatie die we kunnen analyseren om meer te weten te komen over dit ecosysteem. We doen ons best om de gegevens die we hebben te analyseren, maar het is echt tijdrovend. Er zijn ook experts voor nodig om geluiden en bepaalde soorten te identificeren, en dat is erg ingewikkeld”, aldus Fernando Arbeláez, algemeen directeur van Fundación Biodiversa Colombia.
Maar dat is veranderd – ten goede. Fundación Biodiversa is namelijk de eerste pilot van Project SPARROW geworden.
De biodiversiteit behouden en beschermen
Project SPARROW (Solar-Powered Acoustic and Remote Recording Observation Watch) is een door AI aangedreven computeroplossing die is ontwikkeld door het AI for Good Lab van Microsoft en zich inzet voor het behoud van biodiversiteit door middel van observatie. Stel je de spanning voor van het bekijken van de natuur, in de meest afgelegen uithoeken van de planeet, via een netwerk van kleine camera’s en microfoons die in real time rapporteren. Deze hulpmiddelen, in combinatie met AI, maken live detectie van dieren in het wild en bedreigingen mogelijk, waardoor snellere, beter onderbouwde reacties op natuurbehoud mogelijk zijn.
In het basiskamp gebruikt het Fundación Biodiversa-team SPARROW om biodiversiteitsgegevens te verzamelen van cameravallen, akoestische monitors en andere omgevingsdetectoren die op zonne-energie werken en zijn uitgerust met geavanceerde sensoren. Deze gegevens worden verwerkt met behulp van de meest geavanceerde, op PyTorch gebaseerde AI-modellen van Microsoft voor wilde dieren die draaien op energiezuinige edge-GPU’s. Vervolgens worden de gegevens via satellieten in een lage baan om de aarde rechtstreeks naar de cloud verzonden, waardoor onderzoekers toegang hebben tot nieuwe, bruikbare inzichten, waar ze ook zijn. Deze satellietverbinding is cruciaal voor onderzoekers die anders fysiek gegevens op afgelegen locaties zouden moeten ophalen.
Het meest opwindende aan Project SPARROW is de kans om alle informatie in real time te hebben. Als ik hier in het reservaat zit of in mijn huis in Bogota, of letterlijk waar dan ook, kunnen we zien wat er in het reservaat gebeurt, en dat is erg handig.
Observatie naar een hoger niveau tillen
“Wat ik zo leuk vind aan mijn werk, is dat ze me meenemen in het gewas en dat ik Colombia vanuit een nieuw perspectief kan zien. Ik vind het geweldig dat we werk doen dat niet alleen wetenschappelijk diepgaand is, maar ook impactvol.”
Susana Rodrigez-Buritica
Onderzoeker, Humboldt Institute of Global Social Ecological Studies
Wetenschappelijke superkracht
“Onze grootste beperking was dat we maar een bepaalde tijd hadden om onze gegevens te analyseren. AI geeft onze wetenschappers echt superkrachten, zodat ze gigantische hoeveelheden gegevens kunnen verwerken en meer tijd kunnen besteden aan de meest kritieke onderdelen van hun werk.”
Pablo Arbelaez
Universitair hoofddocent aan de Universidad de los Andes Center for AI
Duurzame innovatie
“SPARROW werkt op zonne-energie en kan in het veld werken zonder de nood aan onderhoud. De innovatie is dat we via een satelliet kunnen communiceren met de Azure-cloud.”
Juan Lavista Ferres
Chief Data Scientist, Microsoft AI for Good Lab
Image carousel
Foto: Santiago Rosado
Foto: Santiago Rosado
SPARROW gebruikt AI ook om soorten te identificeren door middel van automatische classificatie en het blijft ze identificeren. Omdat dieren zoals zebra’s en giraffen verschillende patronen hebben, zoals vingerafdrukken, kan AI dezelfde dieren opnieuw identificeren, waardoor onderzoekers overlevingskansen en populaties kunnen meten. En om deze dieren en hun leefgebieden veilig te houden, kan SPARROW bedreigingen zoals het begin van een bosbrand zien en natuurbeschermers waarschuwen voor mogelijk gevaar voordat het uit de hand loopt.
Een cruciaal element van dit werk is meten; begrijpen of inspanningen het beoogde effect bereiken en bepalen waar verbeteringen nodig zijn. Om habitats te herstellen, bedreigde diersoorten te beschermen en de gezondheid van de biodiversiteit op lange termijn te waarborgen, moeten nauwkeurige inzichten in het milieu en de wezens die erin leven, worden gemeten. En nu zijn die gegevens sneller beschikbaar dan ooit tevoren.
Elke dag krijgen onderzoekers gegevens van SPARROW, waardoor de hele pijplijn van informatie verandert.
In plaats van talloze uren te besteden aan analyseren en organiseren, hebben onderzoekers die taak overgedragen aan AI, waardoor ze meer tijd hebben om te begrijpen wat er in de natuur gebeurt, goed of slecht. Inspanningen om bedreigde diersoorten zoals de bruine slingeraap, de bladkikker en de blauwknobbelhokko te redden en te beschermen, worden versterkt door een combinatie van geavanceerde technologie en diepe betrokkenheid van de gemeenschap.
Fundación Biodiversa Colombia versterkt ook lokale gemeenschappen door middel van onderwijs, werkgelegenheid en programma’s voor duurzame ontwikkeling, en zorgt ervoor dat natuurbehoud niet alleen soorten beschermt, maar ook de culturele en ecologische structuur van de regio behoudt.
Ogen en oren in het regenwoud
Ten zuidoosten van de Magdalena-rivier overspannen de mistige bossen van het Amazone-regenwoud een ander bedreigd Zuid-Amerikaans ecosysteem. Hier gebruiken onderzoekers van het Project Guacamaya-team ook cameravallen en bioakoestiek om de weelderige biodiversiteit te monitoren. Ze zijn echter op veel van dezelfde problemen gebotst als het team van Fundación Biodiversa Colombia.
Van 2022 tot 2023 verloor de Amazone ongeveer 3 miljoen hectare aan ontbossing, gemiddeld 4000 hectare per dag, volgens het Monitoring of the Andes Amazon Project. Satellietbeelden, cameravallen en bioakoestiek houden nu de miljoenen soorten in dit complexe ecosysteem in de gaten om schade ongedaan te maken en te voorkomen.
Meer dan 18.000 natuuronderzoekers en organisaties over de hele wereld, waaronder Project Guacamaya, vertrouwen op krachtige AI-modellen om de enorme hoeveelheden gegevens die ze verzamelen te helpen analyseren. Guacamaya is een Microsoft AI for Good Lab-project dat wordt uitgevoerd in samenwerking met organisaties zoals het Humboldt Institute en het SINCHI Institute die zich inzetten voor het redden en beschermen van het Amazone-regenwoud. 10% van de Amazone bevindt zich in Colombia en de vooruitgang op het gebied van AI helpt ontbossing te bestrijden, het klimaat te verbeteren en deze weelderige biologische omgeving te beschermen tegen schade.
