пресс-центр

Искусственный интеллект создает карты биологического разнообразия тропических лесов

Искусственный интеллект создает карты биологического разнообразия тропических лесов

Искусственный интеллект создает карты биологического разнообразия тропических лесов

Если в перуанских джунглях упадет дерево, Грег Аснер (Greg Asner) сможет определить, к какому виду оно принадлежало.

Аснер, эколог из Института Карнеги и Стэнфордского униветситета, использует искусственный интеллект и метод спектральной визуализации для невероятно детализированного картрирования тропических лесов. Определяя породу деревьев по их химическому составу, он доказал, что флора тропических лесов намного разнообразней, чем кто-либо думал.

Работа Аснера позволяет точно выстраивать работу по защите одного из самых биологически разнообразных мест на Земле и определять новые области, требующие природоохранных мер.

Глубокое обучение ускоряет диагностику проблем роста у детей
«Созданные нами карты расширяют наши возможности по защите лесов и сдерживанию климатических изменений», - рассказал он.
 

Аснер делает снимки тропических лесов, находясь на борту своей воздушной лаборатории (Carnegie Airborne Laboratory),двухвинтового самолета, который ученый переоборудовал в исследовательский центр.

Что угрожает перуанским лесам

Перуанские леса покрывают площадь в 300000 квадратных миль, они простираются от знойных долин реки Амазонки до покрытых снегом вершин Анд. Поиски месторождений нефти, лесозаготовки, животноводство, нелегальная добыча золота и, все больше, плантации по производству пальмового масла угрожают этим территориям. В одном только бассейне Амазонки с 2010 года объем вырубки лесов возрос на 500 процентов.

Чтобы оценить состояние и защитить такие обширные территории, Аснер и его команда собирают данные на высоте нескольких миль над лесом со своего самолета, воздушной лаборатории Карнеги. Ее оснащение состоит из более тонны высокоточных датчиков и компьютеров.

Измеряя в листве деревьев концентрацию химических веществ, например, углерода и азота, исследователи выявили 23 признака, которые помогают понять, какие стратегии используют деревья, чтобы выжить. Одни породы деревьев в этих целях усиливают рост, другие защищают себя, выделяя защитные химические вещества.

Данные о биоразнообразии тропических лесов

Ученые сузили эти 23 признака до семи, которые являются ключевыми для идентификации отдельных сообществ древесных пород. Используя эти данные и GPU-ускоренные алгоритмы глубокого обучения, они построили карты, группирующие породы деревьев по схожим стратегиям выживания, выделив таким образом 36 типов. Ранее правительсво Перу и большинство исследователей были уверены, что их всего три.

Для тренировки алгоритмов ученые использовали архитектуру параллельных вычислений CUDA, ускорители NVIDIA Tesla K80 GPU и библиотеку cuDNN. Свои открытия они описали в недавно опубликованной статье в журнале Science.

Глубокое обучение ускоряет диагностику проблем роста у детей
36 типов лесов в Перу, каждый из которых отмечен отдельным цветом.

Разные участки на 3D картах этих сообществ отмечены психоделическими расцветками: ярко-розовым, флуоресцентно-зеленым и 34 другими оттенками. Чтобы определить регионы, которые больше всего нуждаются в защите, исследователи наложили свои карты на составленные правительством Перу карты вырубки лесов и тех участков, которые уже находятся под охраной.

«Сегодня решения по охране природы основываются на знаниях о том, где произрастают определенные породы деревьев», - рассказал Аснер.

Власти создают национальные парки в тех регионах, в которых это, по их мнению, может максимально способствовать предотвращению застройки земель. Имея в своем распоряжении больше данных, правительство Перу и местные власти смогут организовать парки там, где под защитой окажется максимальное число пород на акр земли.

 

«Правительство пытается бороться с кризисом биоразнообразия, используя данные со спутников, - объяснил Аснер. - Если вы взглянете на изображения из сервиса Google Планета Земля или другие снимки со спутников, то леса на них будут отображены просто зеленым цветом. Это вряд ли даст вам много информации о том, что происходит с лесом».

Глобальные планы

Аснер и его команда картрировали леса в Калифорнии, на Гаваях, Борнео и в Эквадоре. Но у них в распоряжении всего один самолет. Аснер хочет вывести свою технологию на орбиту и создавать свежие карты глобального биоразнообразия каждый месяц.

Разработка земель продолжится, уверен он, но, по-крайней мере, его карты могут помочь правительствам избежать серьезного экологического ущерба.

«Мир меняется так быстро, и люди понимают, что мы должны защищать леса, иначе они исчезнут с лица Земли», - заявил Аснер.

Все изображения, опубликованные в статье, предоставлены Грегом Аснером из Института Карнеги.

Чтобы узнать больше о том, как искусственный интеллект меняет индустрии, подпишитесь на подкаст NVIDIA AI Podcast в iTunes//nvda.ws/2hQ4Leb или Google Play Музыка //nvda.ws/2hQaIrh.