{"id":172,"date":"2022-09-13T12:52:00","date_gmt":"2022-09-13T10:52:00","guid":{"rendered":"https:\/\/gaia-initiative.org\/?p=172"},"modified":"2023-06-13T10:45:44","modified_gmt":"2023-06-13T08:45:44","slug":"jungfernflug-im-tierpark-berlin-neuartige-tiersender-mit-kamera-und-ki-sind-fruehwarnsystem-fuer-umweltveraenderungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/jungfernflug-im-tierpark-berlin-neuartige-tiersender-mit-kamera-und-ki-sind-fruehwarnsystem-fuer-umweltveraenderungen\/","title":{"rendered":"Jungfernflug im Tierpark Berlin: Neuartige Tiersender mit Kamera und KI sind Fr\u00fchwarnsystem f\u00fcr Umweltver\u00e4nderungen"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Klimawandel, Artensterben, Pandemien \u2013 durch den Einfluss des Menschen wandelt sich unser Planet schneller, als wir ihn verstehen und sch\u00fctzen k\u00f6nnen. Um mit dem zunehmenden Tempo des Umweltwandels Schritt zu halten, m\u00fcssen Forschung und Naturschutz neue Wege gehen und das Potenzial neuester technologischer Entwicklungen nutzbar machen. Leibniz-IZW und Fraunhofer IIS arbeiten daher seit Beginn des Jahres 2022 in zwei gro\u00dfen, vom Deutschen Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt (DLR) gef\u00f6rderten Forschungs- und Entwicklungsprojekten zusammen: In GAIA-Sat-IoT (<em>Guardian of the wild using Artifical Intelligence Applications and Satellite-based IoT Networks<\/em>) undSyNaKI (<em>Synergie nat\u00fcrlicher und K\u00fcnstlicher Intelligenz im Schwarm<\/em>) haben sie sich zum Ziel gesetzt, eine neue Generation von Tiersendern zu entwickeln, die erheblich schnellere und genauere Einblicke in \u00d6kosysteme erlauben. Dazu werden die Sender \u00fcber wesentliche Neuerungen verf\u00fcgen: Zum einen sind sie in zwei Teile geteilt, wovon einer auf dem R\u00fccken der Geier angebracht ist und unter anderem Positions- und Beschleunigungsdaten aufnimmt, w\u00e4hrend das andere Modul \u00fcber eine Kamera verf\u00fcgt und daher vorne auf der Brust der V\u00f6gel sitzt. Beide Teile sind verbunden und arbeiten Hand in Hand. M\u00f6glich macht dies eine zweite Innovation: Eine K\u00fcnstliche Intelligenz direkt auf dem Sender erkennt in den Daten bestimmte Verhaltensmuster der Tiere, klassifiziert ihr Verhalten und erzeugt auf diese Weise direkt auf dem Sender wertvolle Informationen. Die Kamera nimmt dann in entscheidenden Momenten Fotos auf, die wiederum mittels KI ausgewertet werden. Nicht zuletzt wird eine neue, satelliten-gest\u00fctzte Kommunikations-Verbindung sicherstellen, dass auch in den entlegensten \u00d6kosystemen die Informationen direkt vom Sender zum Satelliten und zu den Wissenschaftler:innen \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201eWir gehen diesen Weg, weil wir auf diese Weise erheblich genauer und schneller erkennen k\u00f6nnen, was in einem \u00d6kosystem vor sich geht\u201c, sagt Dr. J\u00f6rg Melzheimer, GAIA-Projektleiter im Leibniz-IZW. \u201eUnsere Sender entwickeln wir exemplarisch f\u00fcr den Einsatz an Geiern im s\u00fcdlichen Afrika. Diese Aasfresser verf\u00fcgen \u00fcber erstaunliche Sinnesleistungen und Intelligenz, jeder Vogel f\u00fcr sich und gemeinsam im Schwarm. Sie finden Aas mit enormer Pr\u00e4zision und Geschwindigkeit, was sie zu idealen Verb\u00fcndeten f\u00fcr uns macht.\u201c Das Vorkommen von Aas ist einerseits ein v\u00f6llig nat\u00fcrlicher Umstand, dennoch lassen sich aus Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten im Aas-Vorkommen auch kritische Ver\u00e4nderungen im \u00d6kosystem erkennen, beispielsweise der Ausbruch von Wildtierkrankheiten. Durch die Sender wird es m\u00f6glich, fast in Echtzeit solche lokalen \u00f6kologischen Krisenherde zu erkennen. \u201eWir haben die GAIA-Projekte konzipiert als Netzwerk aus tierischer, menschlicher und K\u00fcnstlicher Intelligenz. Wir nutzen Hightech und die evolution\u00e4re Intelligenz der Tiere, um dr\u00e4ngende Umweltprobleme zu erkennen und zu l\u00f6sen\u201c, sagt Melzheimer.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Konzeption und Entwicklung des GAIA-Tiersender-Systems erfolgt in enger Zusammenarbeit von Spezialist:innen f\u00fcr Wildtierbiologie und -\u00f6kologie, K\u00fcnstliche Intelligenz, Kommunikationstechnologie und Sensortechnik am Leibniz-IZW und Fraunhofer IIS. \u201eDie Verarbeitung der Daten durch eine KI direkt auf dem Sender ist ein Schl\u00fcsselfeature, da damit in Echtzeit entschieden werden kann, welche der Daten relevant genug sind, um sie zum Satelliten zu schicken\u201c, sagt Dipl.-Inf. Nina Holzer, Gruppenleiterin Multimodal Human Sensing und Projektleiterin von GAIA-Sat-IoT am Fraunhofer IIS. \u201eAlle erhobenen Daten in Echtzeit zu versenden, ist quasi unm\u00f6glich, das gibt eine Satellitenverbindung nicht her und w\u00fcrde zu viel Strom verbrauchen\u201c, erg\u00e4nzt Holzer. Zudem ist das geteilte Senderdesign eine Novit\u00e4t mit ganz eigenen technischen Anforderungen, berichtet Dipl.-Ing. J\u00fcrgen Ernst, Chief Engineer am Fraunhofer IIS und leitender Ingenieur von GAIA-Sat-IoT. \u201eDas Kameramodul sitzt vorne auf der Brust des Geiers. Alle weiteren Sensoren sowie die KI-Prozessoren und die Stromversorgung mittels Solarzellen sind im Sender auf dem R\u00fccken untergebracht. Beide Teile m\u00fcssen elektronisch reibungslos zusammenarbeiten und zudem an die Anatomie der Tiere angepasst sein, damit sie im Einklang mit Tierwohlaspekten zum Einsatz gebracht werden k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Unverzichtbarer Kooperationspartner des Konsortiums ist der Tierpark Berlin. In einer fr\u00fchen Projektphase legten GAIA-Wissenschaftler:innen und Tierpark-Tierpfleger:innen in der Geier-Voliere im Tierpark zwei Wei\u00dfr\u00fcckengeiern markt\u00fcbliche Tiersender an, die neben GPS-Daten auch Beschleunigungsdaten (ACC) aufzeichnen. ACC-Daten geben einen sehr genauen Einblick in Bewegungen des Senders und der Tiere. Gleichzeitig sammelten die Forschenden mit einer Videokamera Aufnahmen von typischem Verhalten der Geier. Die Kombination aus ACC-Daten und Videoaufnahmen erm\u00f6glichten das Training der K\u00fcnstlichen Intelligenz. \u201eWir k\u00f6nnen in den Videos sekundengenau identifizieren, wann der Vogel welches typische Verhalten zeigt und k\u00f6nnen diese Stellen somit als Muster in den ACC-Daten erkennen\u201c, erkl\u00e4rt Wanja Rast, KI-Spezialist am Leibniz-IZW. \u201eDiese Trainingsdaten sind die Grundlage der K\u00fcnstlichen Intelligenz, die k\u00fcnftig sehr energieeffizient und genau die automatisierte Verhaltensklassifikation direkt auf dem Sender vornehmen wird.\u201c Die KI ist auf dem derzeitigen Prototyp noch nicht implementiert und wird derzeit noch desktopbasiert mit heruntergeladenen Daten entwickelt, sie wird aber im Laufe des Projekts zum zentralen Alleinstellungsmerkmal der neuen Tiersender. \u201eIm Projekt SyNaKI werden wir zudem eine nat\u00fcrliche Schwarmintelligenz in einem Schwarm von Mikroprozessoren abbilden\u201c, erg\u00e4nzt Felix Krey\u00df, Leiter des SyNaKI-Projekts vom Fraunhofer IIS. \u201eDadurch erm\u00f6glichen wir eine auf die Geier verteilte und KI-basierte Datenanalyse direkt im Feld. Um dies zu erreichen, vereinen wir die nat\u00fcrliche mit der K\u00fcnstlichen Intelligenz auf den Tiersendern sowie mit Ans\u00e4tzen aus dem Extreme Edge Computing.\u201c <\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Eine weitere gro\u00dfe Herausforderung bei der Entwicklung der Sender ist die effiziente und zuverl\u00e4ssige \u00dcbertragung der Daten vom Tier zum Anwender, also beispielsweise den Wissenschaftlerinnen oder Umwelt- und Artensch\u00fctzern. \u201eDa der Sender fr\u00fchzeitig im Projekt zum Einsatz kommen soll, um Trainingsdaten zu sammeln, ist die Funk\u00fcbertragung derzeit (noch) begrenzt. Im n\u00e4chsten Schritt entwickeln wir den Sender weiter und integrieren die Elektronik der KI-Signalverarbeitung\u201c, sagt Florian Leschka, Gruppenleiter System Design am Fraunhofer IIS. \u201eEin weiterer wesentlicher Arbeitsschritt ist die Einbindung eines leistungsf\u00e4higen Satelliten-IoT-Funkmoduls in den Sender, um die sp\u00e4tere \u00dcbertragung der extrahierten Informationen zu garantieren.\u201c Insbesondere in Gebieten au\u00dferhalb der Reichweite terrestrischer Kommunikationsinfrastrukturen ist die Unterst\u00fctzung satellitengest\u00fctzter Netze erforderlich. Um eine Direkt\u00fcbertragung vom Senderknoten auf den Satelliten zu erm\u00f6glichen, entwickeln die Fraunhofer-Expert:innen ein Kommunikationssystem, welches auf der terrestrischen mioty\u00ae-Technologie basiert. Als Ergebnis der Entwicklungen von Leibniz-IZW und Fraunhofer IIS entsteht ein kleiner Tiersender, welcher intelligent Daten vorverarbeitet und kombiniert sowie ausschlie\u00dflich relevante Umgebungsinformationen \u00fcber eine Kommunikationsstrecke versendet.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Wie kann ein Geier im Berliner Tierpark seinen Artgenossen und deren Lebensr\u00e4umen in Namibia helfen? Als Modell und Pate f\u00fcr eine neue Generation von Tiersendern: Im Tierpark Berlin feierte heute der Prototyp eines von Leibniz-Institut f\u00fcr Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und Fraunhofer-Institut f\u00fcr Integrierte Schaltungen (Fraunhofer IIS) entwickelten innovativen Tiersender-Systems seinen Jungfernflug auf einem Geier. Die Sender werden \u00fcber sensornahe K\u00fcnstliche Intelligenz (KI), eine Kamera, energieeffiziente Elektronik und satelliten\u00adgest\u00fctzte Kommunikationstechnik verf\u00fcgen, was v\u00f6llig neue Einblicke in die Welt der Tiere und ihre Lebensr\u00e4ume erm\u00f6glicht: Sie erkennen und \u00fcbermitteln Tierverhalten in Echtzeit und sind damit ein Fr\u00fchwarnsystem f\u00fcr \u00f6kologische Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":102,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[34],"tags":[31,32,45,55,61,63,71],"class_list":["post-172","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-pressemitteilungen","tag-gaia-sat-iot-2","tag-synaki-2","tag-energy-efficient-hardware-and-software-for-animal-tags","tag-research-on-african-vulture-species-2","tag-satellite-based-iot-communication-system-2","tag-artificial-intelligence-for-behaviour-detection-2","tag-digital-swarm-intelligence-in-networks-of-microprocessors-2"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/172","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=172"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/172\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":523,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/172\/revisions\/523"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/102"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=172"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=172"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=172"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}