phenoshAIpe - Ein revolutionierender Ansatz zur Biodiversitätsüberwachung mithilfe von eco-morphospaces und künstlicher Intelligenz

• Antragsteller: Dr. Florian Braig
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Künstliche Intelligenz und Maschinelle Lernverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569182277

Das rasante Aussterben von Tier- und Pflanzenarten wirkt sich negativ auf unsere Umwelt und die Gesundheit der Natur, in der wir leben, aus. Gleichzeitig sinkt die Zahl der Experten, die Tier- und Pflanzenarten verlässlich identifizieren können. Ihre Aufgabe ist es die Veränderungen der Natur zu überwachen. Dieses Zusammenspiel erzeugt einen erhöhten Bedarf neuer Wege für die Überwachung der Gesundheit unserer Natur. Neue Technologien können hier helfen, zum Beispiel die Untersuchung von DNA-Spuren aus der Umwelt oder Computer Programme zur Identifizierung von Pflanzen und Tieren anhand von Bildern. Diese neuen Technologien bringen aber auch Nachteile mit sich. Um diese Nachteile auszugleichen, können wir Computer Programme, die das Aussehen von Tieren untersuchen, mit dem Untersuchen von DNA-Spuren aus der Umwelt kombinieren. Ich werde ein Computer Programm entwickeln, das Maschinelles Lernen nutzt, um die Gesundheit von Flüssen und Bächen, basierend auf Bildern von Insekten, einzuschätzen. Die Bilder werden zuerst manipuliert, um Kontrast in interessanten Regionen zu erhöhen. Sie werden dann mit einem neuronalen Netzwerk analysiert, das automatisch Zeichnungen der Umrisse der Tiere erzeugt. Diese werden dann in numerische Objekte umgewandelt, um sie mit statistischen Methoden vergleichen zu können. Um diese Objekte mit der Gesundheit des Wasserlaufs vergleichen zu können, werde ich zunächst Referenzen erzeugen. Diese basieren auf bestimmten Tieren, die Anzeiger für gute oder schlechte Wasserqualität sind. Zusätzlich werde ich die Häufigkeiten der Tiere anhand der Menge der DNA-Spuren, die sie in der Umwelt hinterlassen, ermitteln. Die Verbindung dieser beider Methoden erlaubt uns akkurate Aussagen über die Gesundheit von Flüssen und Bächen, sowie deren Wasserqualität zu treffen. Sie erlaubt uns Änderungen früher wahr zu nehmen als mit aktuellen Methodiken. Sie wird zudem den Kosten- und Zeit Aufwand reduzieren und große Überwachungsprojekte ermöglichen. Zusammenfassend wird dieses Projekt einen neuen Weg schaffen, wie wir über die Überwachung unserer Umwelt denken.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Finnland
• Gastgeber: Dr. Stefan Prost