Forschende aus Oldenburg zählen zu Gewinnern von 10 Mio Dollar-Wettbewerb XPRIZE Rainforest

Mehr als 300 Teams aus 70 Ländern waren vor fünf Jahren bei XPRIZE Rainforest angetreten, einem globalen Wettbewerb, der neue Technologien zur Erforschung, Bewertung und Erhaltung der Biodiversität in tropischen Regenwäldern fördert. Im Rahmen des G20-Gipfels in Rio de Janeiro war das Ergebnis bekannt gegeben worden. Die drei Gewinner sind „Limelight Rainforest“ (1. Platz), „Map of Life Rapid Assessments“ (2. Platz) und unser „Brazilian Team“ (3. Platz). Sie teilen sich nun einen Preispool von 10 Millionen Dollar.

Dr. Thiago Gouvêa, gebürtiger Brasilianer und Senior Wissenschaftler im DFKI Niedersachsen, wo er im Forschungsbereich Interaktives Maschinelles Lernen (IML) das Team für computergestützte Nachhaltigkeit und Technologie leitet, sagt: „Wir feiern unseren Top 3-Erfolg beim XPRIZE-Wettbewerb, aber die eigentliche Herausforderung liegt noch vor uns: den globalen Verlust der Biodiversität zu stoppen und umzukehren. Als KI-Forschungsgruppe können wir einen Beitrag leisten. Der Wettbewerb hat die Wirkung unserer Arbeit verstärkt, indem er die Zusammenarbeit mit Experten auf dem Gebiet des Biodiversitätsschutzes gefördert hat. In Zukunft liegt unser Schwerpunkt auf der Verfeinerung unserer Methoden, der Stärkung dieser Kooperationen und der Sicherstellung, dass Spitzentechnologien für diejenigen zugänglich bleiben, die sich mit diesem kritischen Thema befassen.“

Das Team Brasilien hatte sich in der ersten Testphase 2023 in Singapur als eines von zwölf Teams für das Halbfinale qualifiziert. Im Finale trat es im Juli 2024 zusammen mit weiteren fünf Teams im brasilianischen Amazonasgebiet an. Zum Team Brasilien zählten auch Forschende des DFKI Niedersachsen sowie Doktoranden des Lehrstuhls Applied Artificial Intelligence (AAI) der Universität Oldenburg. Dr. Thiago Gouvêa, Hannes Kath, Bengt Lüers, Rida Saghir und Ilira Troshani entwickelten gemeinsam ein KI-System, das aus einer großen Menge Audiodateien aus dem brasilianischen Regenwald jene Akustiksignale herausfiltert, die Ökologen zur Bestimmung der Artenvielfalt benötigen.

Die Arbeit im brasilianischen Team des XPRIZE Rainforest sei eine besondere Erfahrung gewesen, resümiert Wissenschaftler Hannes Kath: „Mit Methoden des maschinellen Lernens haben wir daran gearbeitet, Artenvielfalt mithilfe von Audiodaten interaktiv zu quantifizieren und Natur- und Technologiewissen zu verbinden. Es war inspirierend und sehr lehrreich, mit Forschenden verschiedenster Disziplinen zusammenzuarbeiten und unsere Modelle unter echten Bedingungen zu testen. Unser Erfolg unterstreicht die Bedeutung unserer Arbeit und die Effektivität unserer Methoden.“

Professor Dr. Daniel Sonntag sagt: „Ich möchte den Stiftern und Förderern meines Lehrstuhls für Angewandte Künstliche Intelligenz für die großzügige Finanzierung der drei Doktorandenstellen im Rahmen des mehrjährigen Projekts sowie für das uns entgegengebrachte Vertrauen danken. Ihre Unterstützung hat sich wirklich ausgezahlt. Ich freue mich auch sehr, dass unser Schwerpunkt am DFKI, das Interaktive Maschinelle Lernen, uns den entscheidenden Vorteil verschafft hat, um diesen fantastischen dritten Platz zu erreichen.“

Die Challenge

In der letzten Phase der Challenge, die vom 7. bis 30. Juli 2024 in der Tumbira-Gemeinde des Rio Negro Nachhaltigkeitsentwicklungsreservats stattfand, mussten die Finalisten-Teams die Biodiversität in einem 100 Hektar großen Gebiet des Amazonas-Waldes erfassen, ohne jemals das Untersuchungsgebiet zu betreten. Jedes Team hatte 24 Stunden Zeit, um Daten von der Fläche zu sammeln, und weitere 48 Stunden, um wichtige Informationen über die dort gefundene Biodiversität zu berichten.

Insgesamt dokumentierte das Brazilian Team 418 Taxa (verschiedene Arten von Lebewesen), von denen 266 identifiziert wurden. Ihre Ergebnisse umfassten drei möglicherweise für die Wissenschaft neue Arten. Ihr Bericht dokumentierte auch komplexe Interaktionen zwischen den Arten und identifizierte diejenigen, die wertvolle Ökosystemdienstleistungen für die Bioökonomie des Waldes erbringen. Die Feldarbeit in dieser Phase wurde von 18 Mitgliedern des Brazilian Teams im Laufe von 24 Stunden durchgeführt, und in den darauffolgenden 48 Stunden arbeiteten die anderen Teammitglieder zusammen, um die Daten zu verarbeiten und zu analysieren und den Abschlussbericht zu erstellen, der den Koordinatoren der Challenge übergeben wurde.

"Das Team hat große Anstrengungen unternommen, um die gefundenen Pflanzen und Tiere auf der detailliertesten taxonomischen Ebene zu identifizieren und diese Identifikationen zu analysieren, um Einblicke in die lokale Biodiversität zu gewinnen", erklärte Teamkoordinator Vinicius Souza. "Die Entdeckungen der Teams im Finale werden nicht nur Brasilien zugutekommen, sondern auch den Ländern Lateinamerikas, Afrikas und Asiens, in denen tropische Wälder beheimatet sind."

Das Team Brasilien

Das Brazilian Team (BT) ist in sechs Gruppen organisiert: Robotik, Fernerkundung, Bioakustik, DNA, Biodiversität und Insights und umfasst mehr als 100 Mitarbeiter mit multidisziplinärem technologischem Wissen und Expertise (wie Biologen, Ingenieure, Informatiker und Juristen). Die meisten sind Brasilianer, aber das Team umfasst Wissenschaftler aus zehn weiteren Ländern.

Die Bioakustik-Gruppe, zu der die Oldenburger Forschenden zählten, entwickelte in Zusammenarbeit mit der Robotik-Gruppe Lösungen für die Sammlung von Audioaufnahmen im Walddach, in Lichtungen und sogar in aquatischen Umgebungen. Es wurden Protokolle und Software mit KI für die automatisierte Erkennung, Klassifizierung und Identifizierung von Stimmen verschiedener Tiergruppen wie Vögel, Amphibien, Fledermäusen, Primaten und sogar Insekten entwickelt. Darüber hinaus wurden mehr als 16.000 Tonaufnahmen von Tieren im Amazonasgebiet aufgenommen und für das Training dieser KI-Algorithmen verwendet.

Zur Organisation dieser Biodiversitätsinformationen schuf die Insights-Gruppe eine neue Plattform: Contextual Ecosystem Services on Amazon of Brazil (CESSABR). Die CESSABR-Plattform ist eine Prototyp-Datenbank, die 4996 Pflanzenarten und 6290 Tierarten aus dem brasilianischen Amazonasgebiet umfasst.

Das Team Brasilien betont auch sein Engagement für indigene und traditionelle Gemeinschaften mit einem respektvollen Ansatz im Einklang mit der brasilianischen Gesetzgebung. Es wurden Initiativen vorgeschlagen, um junge Menschen aus diesen Gemeinschaften in der Nutzung von Technologien zu schulen mit dem Ziel, die nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung der Regionen zu fördern und die Produktivität der Waldressourcen steigern.

Weitere Details über das Brazilian Team und den XPRIZE Rainforest können hier abgerufen werden:
Team Brasilien
XPRIZE Rainforest