Mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) versuchen Wissenschaftler des Plymouth Marine Laboratory (PML) zu verstehen, wie sich Umweltveränderungen auf Plankton auswirken.

Wenn Wissenschaftler Plankton überwachen, müssen sie dies normalerweise manuell vor Ort tun. Eine automatisierte Technik könnte daher Häufigkeit, Dauer und Umfang der Planktonüberwachung deutlich verbessern. Im Plymouth Marine Laboratory könnte dies bald Realität werden.

Als Teil eines Finanzierungspakets in Höhe von 6,6 Millionen £ des Natural Environment Research Council (NERC) für umweltwissenschaftliche Ausrüstung im Vereinigten Königreich, PML hat 651.000 £ für ein maßgeschneidertes „automatisiertes, auf Sicht Plankton Imaging and Classification System“ (APICS), um das Verständnis der Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Plankton, die mikroskopisch kleinen Organismen an der Basis der marinen Nahrungskette, die auch eine wichtige Rolle bei der Sauerstofferzeugung für den Planeten spielen, zu revolutionieren.

Das neue automatisierte System, das erneuerbare Energie für die Stromversorgung der Geräte nutzt, ist für den Ferneinsatz im Westkanal-Observatorium (der Referenzstandort für marine Biodiversität im westlichen Ärmelkanal). Durch die Verwendung von zwei Unterwassergeräten (eines BildstreamCytobot und ein Plankton-Imager) wird das System in der Lage sein, eine sprunghafte Änderung der Häufigkeit und des Bereichs der Meeresplanktonmessungen aufzuzeichnen. Durch das Sammeln von Bildern dieser Organismen in verschiedenen Größen kann das System dann mithilfe von Software für maschinelles Lernen automatisch klassifiziert werden.

DR. James Clark, Marine Ecosystem Modeller am Plymouth Marine Laboratory, sagte: „APICS wird zum ersten Mal weltweit autonome, langfristige Breitspektrummessungen von Plankton auf subtäglichen Zeitskalen ermöglichen.“

„Neben den beiden Kamerasystemen wird dies durch eine Software für maschinelles Lernen ermöglicht, mit der die Daten um Größenordnungen schneller erfasst und verarbeitet werden können als manuelle Verarbeitungsverfahren. Dadurch können untertägige Änderungen – beispielsweise im Zusammenhang mit Tag-Nacht- oder Gezeitenzyklen – behoben und gleichzeitig die Betriebskosten drastisch gesenkt werden“, fügte er hinzu.

Das APICS-System soll Anfang 2023 am Western Channel Observatory in Betrieb genommen werden. Die Forscher hoffen, dass das System ihnen helfen wird, die Trends der Planktonhäufigkeit im Detail zu untersuchen, was letztendlich zu einem besseren Verständnis der Dynamik und Beziehungen von Planktongemeinschaften führt.

Fotografie mit freundlicher Genehmigung von Pixabay.

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