Innerhalb der Arbeiten der GAIA-Initiative fokussiert sich das zentrale Projekt „GAIA-Sat-IoT“ auf die Erforschung von Geiern als Individuen sowie auf die Entwicklung grundlegender Hard- und Software für neuartige Tiersender. Im Projekt „SyNaKI“ (Synergie natürlicher und Künstlicher Intelligenz im Schwarm) vollzieht GAIA den Sprung vom einzelnen Tier, Sender oder Kommunikationsmodul hin zum Schwarm und zur Interaktion von Tieren innerhalb einer Art und zwischen Arten sowie zur Vernetzung von Mikroprozessoren in digitalen, virtuellen Schwärmen. Inspiriert von der Schwarmintelligenz der Geier und deren Interaktion mit anderen Raubtieren entwickelt GAIA eine virtuelle Schwarmintelligenz in einem Netzwerk von Tiersendern, um eine effizientere Datenanalyse durch eine verteilte Künstliche Intelligenz zu ermöglichen – das sogenannte Extreme Edge Computing. Neben der Datengewinnung und Analyse kann auch die Datenübertragung von den spontanen Netzwerken von Tiersendern profitieren und wertvolle Informationen noch schneller, präziser und zuverlässiger übermitteln.
Um dies zu erreichen, wird GAIA eine natürliche Schwarmintelligenz virtuell in einem Netzwerk von Mikroprozessoren (digitaler Schwarm) mit eigener Künstlicher Intelligenz abbilden. Dieser digitale Schwarm wird am Beispiel eines konkreten Anwendungsszenarios von besenderten Geiern im artübergreifenden Verbund mit besenderten aasfressenden Landsäugetieren (Löwen und Hyänen) entwickelt. Dabei werden komplexe Algorithmen wie die GAIA-KIs zur Verhaltensklassifikation oder zur Bilderkennung nicht zentral auf einem einzelnen, sondern verteilt auf mehreren Geräten im Umkreis der Extreme Edge prozessiert. Dafür werden Ad-hoc-Netzwerke aufgebaut, die die einzelnen Funkknoten in einem Netz miteinander verbinden. Tierschwärme operieren in abgelegenen Gebieten ohne terrestrische Netzabdeckung. Daher ist es erforderlich, diese lokalen Netzwerke noch via Satellit anzubinden. So können die im diesem lokalen KI-Netz erzeugten Informationen schnell und effizient an die Anwender übermittelt werden. Das angestrebte Ergebnis in der ersten Phase des SyNaKI-Projekts ist ein Simulator, bestehend aus einem drahtlosen Netz verteilter Rechenkomponenten für die Ausführung einer dynamisch verteilten Künstlichen Intelligenz.
Als Grundlage für die technisch-konzeptionelle Entwicklungsarbeit für eine virtuelle Schwarmintelligenz erweitert GAIA mit dem SyNaKI-Projekt die Agenda seiner Wildtierforschung. Erstens nehmen die Wildtierbiolog*innen hierbei explizit das Gruppen- und Schwarmverhalten der Weißrückengeier in den Blick und erforschen ihre Kommunikation und Interaktion, beispielsweise bei der sozialen Nahrungssuche. Und zweitens statten sie auch Individuen weiterer Tierarten mit Sendern aus, mit denen die Weißrückengeier den Lebensraum teilen und mit denen sie interagieren. Dabei handelt es sich um Raubtiere bzw. aasfressende Landsäugetiere wie Löwen und Hyänen. So können Schwärme von besenderten Tieren auch über Artgrenzen hinweg aufgebaut werden, um die Vorteile der biologischen Schwarmintelligenz mittels künstlicher Intelligenz auslesen und virtuell abbilden zu können. Durch diese Erweiterung kann nicht nur das Gruppenverhalten innerhalb der einzelnen Arten analysiert werden, sondern auch das Gruppenverhalten eines “Schwarms” bestehend aus verschiedenen Arten – es entsteht ein mulitmodales Netzwerk von artübergreifenden biologischen Messstationen. Dies ermöglicht die Beantwortung völlig neuer biologischer und ökologischer Fragestellungen und liefert Referenzdaten für die Entwicklung des digitalen Schwarms.
Das Projekt „SyNaKI“ (Synergie natürlicher und künstlicher Intelligenz im Schwarm) 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: 50YB2202B
