Umweltveränderungen auf unserem Planeten haben sowohl in ihrer Skala als auch in ihrer Geschwindigkeit historische Ausmaße erreicht. Durch den massiven Rückgang der Artenvielfalt und den Klimawandel ist das natürliche Gleichgewicht empfindlich gestört. Die Digitalisierung jedoch schafft Technologien und Entwicklungen, um diesen Herausforderungen proaktiv zu begegnen. Insbesondere die voranschreitende Miniaturisierung von elektronischer Sensorik zur Erstellung von großen Datensätzen (Big Data) und deren Analyse mittels Kdünstlicher Intelligenz (KI) in quasi Echtzeit eröffnen auch für die Naturschutzwissenschaft neue Lösungswege bei dem Monitoring von Ökosystemen, One Health und bei Mensch-Wildtierkonflikten.
Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt geförderte Projekt „GAIA-Sat-IoT: Guardian of the wild using Artificial Intelligence Applications and Satellite-based IoT Networks“ ist das zentrale Forschungs- und Entwicklungsvorhaben von GAIA. Im Rahmen dieses Projekts leistet das Team vom Fraunhofer IIS und Leibniz-Institut grundlegende Arbeit beim Verständnis der Biologie und Ökologie von Wächterarten wie dem Weißrückengeier, beim Monitoring von Tierbewegung durch Telemetrie und der Auswertung der großen Datenmengen durch Künstliche Intelligenz sowie bei der Konzeption und Entwicklung einer Generation von Tiersendern mit sensornaher Künstlicher Intelligenz, einer Kamera, energieeffizienter Elektronik und satellitengestützter Kommunikationstechnik. Damit werden in der Förderperiode von Januar 2022 bis Juni 2024 folgende konkreten Ziele umgesetzt:
- Ausstatten einer hinreichend großen Zahl von Weißrückengeiern im Pilotgebiet Etosha-Nationalpark mit GPS-Sendern, um das räumliche Verhalten der Tiere in Relation zum Ökosystem besser zu verstehen;
- Entwickeln neuer KI-basierter Auswertungsalgorithmen für große Mengen von GPS- und ACC-Daten inkl. Entwicklung/Training einer KI zur automatischen Verhaltensklassifikation von Geier-Verhalten auf Basis der Sensordaten;
- Entwickeln eines Prototyps eines neuartigen miniaturisierten Tiersenders, der über ein Kameramodul, verschiedene Sensoren, eine lokale Speichereinheit, eine Elektronik zur KI-Signalverarbeitung und Bildverarbeitung/Bilderkennungs-KI sowie Grundlagen für ein leistungsfähiges Satelliten-IoT-Funkmodul verfügt;
- Entwickeln eines schlanken und sparsamen KI-basierten Bilderkennungsverfahrens, welches direkt auf dem Tiersender läuft und auf Fotos des integrierten Kameramoduls automatisch bestimmte Inhalte bzw. Objekte, etwa ein totes Zebra, erkennt;
- Vorbereiten der Sat-IoT-Funktionalität des Tiersenders durch Entwicklung und Anpassung wichtiger Schlüsselkomponenten wie Sendeknoten und entsprechende IoT-Empfänger;
- Implementieren von ersten Anwendungsroutinen für den wissenschaftsbasierten Artenschutz, etwa die frühzeitige Detektion von Wildtierkrankheiten und die Eindämmung von Mensch-Wildtier-Konflikten, in Kooperation mit Organisationen im Umweltmanagement.
Das Projekt „GAIA-Sat-IoT“ (Verbundvorhaben »Künstliche Intelligenz und IoT Technologie mit Satellitenkommunikation im Artenschutz und der Wildtierforschung«, Teilvorhaben »Entwicklung von Kamera-Tags mit sensornaher KI für Sat-IoT-Kommunikation«) wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Konsortialpartner: Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) & Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Laufzeit: 01.01.2022 bis 30.06.2024
Förderkennzeichen: 50YB2201B
