Biodiversität per App überwachen 

Auf einer Wanderung das Handy zücken, in die Wiese halten, dabei erfahren, welche Heuschreckenarten sich da tummeln, und erst noch zum Biodiversitätsmonitoring beitragen – dies möchten Tobias Peter und Matthias Nyfeler vom Departement Life Sciences und Facility Management ermöglichen. Sie arbeiten an zwei Forschungsprojekten, die vom ZHAW Digital Futures Fund gefördert werden. In beiden geht es um die Überwachung von Heuschrecken mit künstlicher Intelligenz.

Orthopteren, wie die Heuschrecken in der Wissenschaft heissen, eignen sich aus zwei Gründen besonders für diese Art der Forschung. «Zum einen geben sie sehr charakteristische Geräusche von sich, die gut erfasst werden können», sagt Tobias Peter. «Und zum anderen sind sie ein hervorragender Indikator für die Biodiversität, da sie schnell auf Veränderungen der Umgebung reagieren.»

Ziel der beiden Forschungsprojekte «ChirpNet: AI Grasshopper Biodiversity Monitoring» und «TinyML Heuschrecken Klassifizierung» (Tiny Machine Learning) ist, ein Modell zur akustischen Erkennung von Orthopteren zu entwickeln, das später in eine App für Mobiltelefone integriert werden soll. Um das Modell zu trainieren, arbeiten die Forschenden mit Biologinnen und Biologen zusammen, die Aufnahmen von Geräuschen den jeweiligen Heuschreckenarten zuordnen. Anschliessend erfolgt der Test im Feld: Wie gut erkennt das Modell die verschiedenen Heuschreckenarten? Dazu wird ein Biologe überprüfen, ob die vom Modell identifizierte Art auch tatsächlich im Gras vorzufinden ist und die Modellvorhersage bestätigt oder ob der Algorithmus korrigiert werden muss.

Der innovative Ansatz bietet den Vorteil, dass Daten auf Distanz erhoben werden können, ohne die Tiere im Feld zu stören. Zudem können auch Laien ohne Biodiversitätskenntnisse Daten sammeln, wodurch viel mehr Informationen verfügbar sein werden. Noch gibt es allerdings einige Herausforderungen zu bewältigen: Windrauschen, Kuhglocken oder Strassenlärm müssen vom Modell korrekt herausgefiltert werden. Auch soll die App auf möglichst vielen Mobiltelefonen, auch älteren, funktionieren.

Klar ist jedoch die Vision: «Wir möchten die Bevölkerung mit diesem Citizen-Science-Ansatz aktiv in die Biodiversitätsforschung einbeziehen. Die Menschen sollen zudem einiges über die Heuschrecken lernen können», sagt Nyfeler. Angedacht ist deshalb, den Nutzenden auch Informationen zur vorgefundenen Art, zum Beispiel zum Schutzstatus oder zum Lebensraum, zur Verfügung zu stellen.

(Bild: Perytskyy/AdobeStock)