Walforschung 2.0: Drohnen lüften Geheimnisse der Giganten der Meere

Mit Künstlicher Intelligenz ausgestattet Drohnen helfen Wissenschaftlern, wichtige Erkenntnisse über Wale, Ozeane und sogar die Gesundheit des Menschen zu sammeln.

Wie viele Lebewesen in den Weltmeeren, sind Wale heute größeren Bedrohungen ausgesetzt als jemals zuvor. Wasserverschmutzung, Lärmbelästigung, Fischernetze, Kollisionen mit Seeschiffen, dazu der Verlust von Lebensraum und Nahrungsquellen aufgrund des Klimawandels – dies alles sind Faktoren, die sich nachteilig auf die die Giganten der Meere auswirken. Um die Folgen für ihre Gesundheit genauer zu untersuchen, gab es bislang zwei Möglichkeiten: Entweder wurden die Kadaver der riesigen Säuger obduziert. Oder aber Forscher mussten nahe genug an sie herankommen, um DNA, Hormone und andere Proben vom Gewebe oder Kot der Tiere zu entnehmen.

Diese letztgenannte Alternative ist allerdings nicht nur eine extrem anspruchsvolle Aufgabe, sie kann bei den betroffenen Walen auch Stress auslösen und somit die gesammelten Daten verfälschen. Wie moderne Technologie bei diesem Problem helfen kann, zeigt eine unlängst im Südosten von Alaska durchgeführte Expedition. Dort setzten Wissenschaftler mit Petrischalen und Künstlicher Intelligenz ausgestattete Drohnen ein, die in Zusammenarbeit von Intel, Ocean Alliance und Parley for the Oceans entwickelt wurden. Die „Parley SnotBots“ bieten gänzliche neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Meeressäugern in ihrem natürlichen Lebensraum.

Drohnen sammeln Bilder und Sekret

Ihre Suche beginnen die Forscher von einem Boot aus, das „sozusagen als Flugzeugträger für Drohnen dient“, erklärt Ted Willke, Chefingenieur und Direktor des „Mind´s Eye“-Labors von Intel. Werden die Meeressäuger gesichtet, starten die SnotBots aus einer Entfernung von einigen Kilometern und fliegen knapp 30 Meter hoch, so dass die Wale nicht merken, dass sie beobachtet werden. Während die Drohnen im Flug sind, nehmen sie durchgehend ein Video mit 60 Bildern pro Sekunde auf. Nähern sie sich den Tieren, gehen sie in einen Sinkflug, um ein Sekret aus der ausgeatmeten Luft (auch „Exhalat“ oder „Blas“ genannt) der Wale zu sammeln und dieses zu analysieren.

SnotBot – eine fliegende Drohne
Parley SnotBot-Drohnen bieten eine schonendere Möglichkeit, Daten über Wale zu sammeln. Bild: Christian Miller.

Den Blas analysiert das Forscherteam zu einem späteren Zeitpunkt, das Video dagegen in Echtzeit. „Wir haben ein Programm geschrieben, das einzelne Live-Videobilder in dem Moment darstellt, in dem sie ankommen, und ein weiteres Programm, das Videosegmente puffert, die dann sofort analysiert werden können“, erklärt Willke. Das erste Analyseprogramm identifiziert die Wale anhand ihrer Fluke (der Schwanzflosse) und erstellt eine Art fotografischen Ausweis. So könne sie später leicht wiedererkannt werden. Das andere führt volumetrische Messungen durch, bestimmt das Fett des Wals, seinen Körperumfang und die Länge, um zu sehen, ob er ein gesundes Gewicht hat.

Start von SnotBot vom Boot aus
Das Boot, von dem aus die Drohnen starten, bleibt weit genug von den Walen entfernt, damit diese nicht gestört werden. Bild: Christian Miller.

Wale und Menschen von gleichen Bedrohungen betroffen

„Die Datenmenge, die wir mit diesem völlig harmlosen Forschungsinstrument sammeln, ist erstaunlich“, sagt Dr. Iain Kerr, CEO von Ocean Alliance. Zudem erklärt er, dass die Künstliche Intelligenz und Algorithmen für das maschinelle Lernen, die Intel entwickelt hat, helfen, diese Datenflut zu synthetisieren. Er ist der Überzeugung, dass SnotBots Forschern auf der ganzen Welt helfen werden. Denn derzeit wird ein Großteil der wissenschaftlichen Forschung von großen teuren Schiffen aus durchgeführt, die sich viele Länder nicht leisten können. Drohnen hingegen sind verhältnismäßig kostengünstig. Kerr konstatiert: „Ich denke, wir sind an einem Wendepunkt für die Wissenschaft angelangt, wo statt zehn großer Forschungsschiffe weltweit nun 1000 kleine Drohnen all diese Daten sammeln können“.

Drohne fliegt durch den Blas eines Wals
Mit montierten Petrischalen fliegen SnotBots durch den Blas von Walen und sammeln Proben. Bild: Christian Miller.

Das besondere Interesse an Walen für die Forschung erklärt Kerr mit der Tatsache, dass sie ein Säugetier am oberen Ende der Nahrungskette der Ozeane sind und darüber hinaus überall auf der Welt vorkommen. „Sie sind also ein guter Indikator für die Gesundheit der Ozeane, so wie der sprichwörtliche Kanarienvogel im Bergbau“. Zudem steht das Schicksal der Wale seiner Einschätzung nach in enger Verbindung mit dem der Spezies Homo Sapiens. „Mindestens 50 Prozent der Bedrohungen, denen sie ausgesetzt sind, betreffen auch die Menschen.“

 

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