Kulér-Zprávy, aktuality, zajímavosti

Ochrana přírody 5/2019 — 25. 10. 2019 — Kulér-Zprávy, aktuality, zajímavosti — Tištěná verze článku v pdf

Umělá inteligence pomáhá ochraně přírody

Autor: Jan Plesník

Dosavadní zkušenosti z využití umělé inteligence v ochraně přírody shrnula Roberta Kwoková (Nature, 267, 133-134, 2019). Američtí biologové si všimli, že ohrožení mořští ptáci, jako je buřňák Newellův (Puffinus newelli) a b. havajský (Pterodroma sandwichensis), se na havajském ostrově Kauai často stávají obětí srážek s elektrovody. Kolize doprovázejí projevy podobné laserovým zvukům ze známé řady filmů o Hvězdných válkách. Ročně vědci získali asi 75 000 hodin nahrávek, které se rozhodli analyzovat pomocí umělé inteligence. Potvrdilo se, že počet střetů ohrožených opeřenců s dráty elektrického vedení na uvedeném ostrově je mnohem větší, než se kdy vůbec očekávalo. Proto ve spolupráci s energetickou společností ověřují účinnost oslňujících laserových paprsků. Mezitím se podařilo na nejnebezpečnějších místech snížit výšku elektrovodů nad zemí a osadit je blikajícími svítivými diodami (LED). Využití umělé inteligence rozbor zvukových záznamů nejen podstatně urychlil, ale je i levnější než zdlouhavé a pracné vyhodnocování materiálu z fotopastí nebo nahrávacích zařízení, byť prováděné obvykle doktorandy.

Přestože panuje všeobecné přesvědčení, že práce s umělou inteligencí vyžaduje značně pokročilé znalosti a zkušenosti, jsou dnes její postupy mnohem dostupnější než dříve. Pravdou ale zůstává, že stále ještě nebývá tak přesná a citlivá jako člověk, nepracuje se stoprocentní přesností a její „zaškolení“ tak, aby dokázala rozeznat snímky nebo zvuky, vyžaduje nemalý objem dat. Výzkumník musí nejdříve sám vyhodnotit stovky až desítky tisíc vzorků. Uvedená skutečnost ztěžuje použití umělé inteligence v případě ohrožených nebo přirozeně vzácně se vyskytujících druhů, protože obdobné množství vzorků prostě již nemáme k dispozici. Nicméně umělá inteligence i přes tato omezení nadále zůstává nejrychleji se rozvíjející metodou, použitelnou pro monitorování přírody.

Podle skvrn dokáže umělá inteligence rozeznat jedince různých druhů a 
poddruhů žiraf, jako je žirafa síťovaná (Giraffa reticultata). Foto Jan Plesník

Soudobé postupy umělé inteligence založené na umělých neuronových sítích a počítačových algoritmech dokážou živočichy na snímcích nejen spočítat, ale zařadit je do druhu a opakovaně je na fotografiích rozeznat. Zvířata musejí mít pro jednoznačnou identifikaci na digitálních fotografiích pruhy, skvrny, zářezy nebo hrbolky na ploutvích nebo uších či jiné unikátní fyzické znaky. V současnosti umělá inteligence slouží k rozeznání více než 20 druhů, kupř. žraloka obrovského (Rhincodon typus), manty atlantské (Manta biostris), rysa pardálového (Lynx pardinus) nebo žiraf (Giraffa spp.).

Program ARBINOM (Automated Remote Biodiversity Monitoring Network, Síť pro automatické dálkové monitorování biodiverzity) již analyzoval na 3,4 milionu minutových nahrávek hlasů obojživelníků, ptáků a kytovců. Zařízení Fish Face ID Tunnel, vyvinuté švédskými badateli, umožňuje určovat jím vyfotografované ryby dokonce do poddruhů. Algoritmus MATLAB vyhodnocující zvukové záznamy pomáhá výzkumníkům určit dobu příletu pěvců do Arktidy.

Dnes mohou zájemci najít na internetu údaje o více než 100 milionech jedinců nejrůznějších taxonů. Není divu, že stále častější uplatnění nachází umělá inteligence i v taxonomii. V současnosti existuje po celém světě na 3000 univerzit, vědeckovýzkumných ústavů, muzeí, nevládních organizací a dalších institucí, v jejichž herbářích najdeme na 350 milionů rostlin nebo jejich částí, suchých a připevněných na samostatných listech. Až dosud se vědcům podařilo z tohoto astronomického čísla digitalizovat jen zlomek. Odhaduje se, že herbáře skrývají na 35 000 vědě dosud neznámých druhů, které se již podařilo získat z terénu a uložit do sbírek. Bez převedení do digitálního formátu zůstávají herbářové položky přístupné jen omezenému okruhu zájemců. Badatelé nedávno využili více než 26 000 naskenovaných herbářových listů, obsahujících více než tisíc rostlinných druhů. Počítačový program poté dokázal sám předkládané herbářové rostliny určit, a to s osmdesátiprocentní přesností.

Biologové nevyužívají soudobé informační technologie jen k určování rostlin nebo jejich částí uchovávaných v herbářích. Automatická identifikace druhů se v současnosti ověřuje i u larev much a dalšího dvoukřídlého hmyzu. Speciální algoritmy jsou s to klasifikovat dokonce i navýsost pozoruhodné organismy vyfotografované roboty v hlubokomořském prostředí.

Umělá inteligence nepodporuje ve výzkumu jen profesionální vědce, ale důležité místo si postupně vydobývá i v občanské vědě. Aplikace Pl@ntNet umožňující určovat rostliny si stáhlo do mobilních telefonů více než 5 milionů zájemců. Jiná aplikace, Merlin Bird ID, vyvinutá ornitologickou laboratoří na známé Cornellově univerzitě v americké Ithace, rozeznává podle vzhledu 650 severoamerických ptačích druhů. Od roku 2015 si mohou pozorovatelé ptáků vzít na pomoc aplikaci Warblr analyzující záznamy hlasových projevů britských ptáků. Správci databanky Naturalist, která obsahuje na 750 000 snímků organismů, nabízejí široké veřejnosti aplikaci, jež dokáže roztřídit do rodů vyfotografovanou faunu, flóru či houby: mýlí se přitom ve 14 % případů. Program Flora Incognita umí identifikovat na 2700 druhů rostlin vyskytujících se v SRN. O prudkém rozmachu umělé inteligence nejlépe vypovídá skutečnost, že známá americká firma Google uskutečňovala v roce 2012 dva projekty umělé inteligence, o čtyři roky později to již bylo tisíc.

A závěr? Umělá inteligence může ochraně přírody významně pomoci, a ostatně už pomáhá, ale člověka dost dobře nahradit nemůže.