16 Jahre Bäume zählen
KI im Dienst der Natur – Nationalpark Berchtesgaden setzt auf Künstliche Intelligenz
Berchtesgadener Land – Der Nationalpark Berchtesgaden lässt mit Künstlicher Intelligenz in wenigen Stunden hunderttausende Bäume auswerten. Mitarbeiter hätten dafür eineinhalb Jahrzehnte benötigt. Wie sinnvoll der Einsatz der neuen Technologien ist, verrät Michael Maroschek, Co-Forschungsleiter im Nationalpark vom Lehrstuhl für Ökosystemdynamik und Waldmanagement in Gebirgslandschaften an der TU München.
Herr Maroschek, der Nationalpark Berchtesgaden nutzt für seine Forschung seit Kurzem auch Künstliche Intelligenz. Messbare Daten, vorhersagbare Ergebnisse: Kann KI die Forschung im Schutzpark voranbringen?
Michael Maroschek: Künstliche Intelligenz kann als weiteres Werkzeug im umfassenden Repertoire der Forschungsmethoden helfen, neue Fragestellungen zu beantworten. Sie ist dabei aber nur eine Methode unter vielen.
Sie arbeiten mit einem KI-System, mit dessen Hilfe man Bäume des Nationalparks erkennen kann. Worum geht es dabei?
Maroschek: Der Nationalpark hat eine umfangreiche Zeitserie von Luftbildern, die bis in die 1950er-Jahre zurückreicht. KI-unterstützte Bilderkennung ermöglicht es uns, nicht nur auf aktuellen Luftbildern einzelne Bäume zu kartieren, sondern dies auch für historische Bilder zu tun. Theoretisch könnte man das auch händisch machen. In der Praxis lässt sich das aber aufgrund der monotonen und langwierigen Durchführung nicht umsetzen. Die mithilfe der KI gewonnenen, umfangreichen Datensätze ermöglichen es uns, die Waldentwicklung der vergangenen rund 70 Jahre zu untersuchen.
Für einen Trainingsdatensatz zur Baumerkennung arbeiteten in der Vergangenheit drei Nationalpark-Mitarbeiter vier Monate lang, um 100000 Bäume zu bestimmen. Was mussten sie da genau tun, um die KI zu „füttern“?
Maroschek: Damit die Baumerkennungs-KI lernt, Bäume auf Luftbildern zu erkennen, braucht es einen umfangreichen Trainingsdatensatz, mit dem die Künstliche Intelligenz lernt, wie Bäume aussehen und wodurch sie sich von anderen Bildinhalten unterscheiden. Dazu wurde eine Vielzahl von Laub- und Nadelbäumen sowie Krummholz einzeln, händisch am Computer kartiert und im Feld kontrolliert, um Fehler auszuschließen.
Mit KI-Einsatz dauert die Bestimmung der Bäume nur noch wenige Stunden. Ihre Mitarbeiter hätten dafür 16 Jahre benötigt. Ersetzt Computerleistung künftig Mitarbeiter?
Maroschek: Eine derart monotone Arbeit für einen so langen Zeitraum wäre Mitarbeitenden nicht zuzumuten. Künstliche Intelligenz ermöglicht es uns, hier Daten zu erfassen, die wir bis vor kurzem gar nicht herstellen konnten. Somit ist es eine Ergänzung und Erweiterung unserer Möglichkeiten.
In welchen Bereichen ergibt der Einsatz Künstlicher Intelligenz in einem Nationalpark grundsätzlich Sinn? Wo wäre eine Verwendung nützlich?
Maroschek: Weitere Anwendungsbereiche wären zum Beispiel die automatisierte Erkennung von Vogelstimmen oder die Unterstützung von Experten bei der Sichtung und Bestimmung von Tieren auf Bildern aus Fotofallen. In beiden Fällen erleichtert oder vereinfacht die Künstliche Intelligenz die Datenerfassung, was uns zum Beispiel im Biodiversitätsmonitoring hilft.
Es geht um Genauigkeit und Effizienz: Gibt es dahingehend Bedenken bei Künstlicher Intelligenz? Oder wird der Mensch immer ein Auge auf die KI werfen müssen?
Maroschek: Wir nutzen Künstliche Intelligenz in der Forschung gezielt als Werkzeug, das uns hilft, Fragestellungen zu beantworten. Wie bei jedem Werkzeug braucht es den Menschen, um etwas Sinnvolles damit zu bewerkstelligen. Die Ergebnisse der Künstlichen Intelligenz müssen schließlich von Menschen kontrolliert und auch interpretiert werden. Die Methoden und Ergebnisse unterliegen im wissenschaftlichen Arbeiten einer umfangreichen Kontrolle durch die Wissenschaftsgemeinschaft.
kp