Kunstig intelligens hjælper forskere med at tælle natsværmere

Natsværmere og andre insekter er nogle af vores vigtigste markører for klimaforandringer. Derfor vil forskere gerne holde øje med deres udvikling. Men en natsværmer er ikke bare en natsværmer. Der findes mere end 2400 forskellige arter alene i Danmark, og det gør tælle- og bestemmelsesarbejdet til en vanskelig og tidsskrævende opgave.

I 2015 offentliggjorde danske forskere resultaterne af historiens mest omfattende insektstudie i et anerkendt internationalt tidsskrift. De havde registreret 1543 forskellige arter og mere end 250.000 individer af primært natsværmere i en lysfælde på taget af Zoologisk Museum i København.

Lysfælden var fyldt med en særlig gift, der slog dyrene ihjel, så det var muligt for forskerne at studere insekterne ét for ét under lup i laboratoriet.

”Vi var meget overraskede, da vi begyndte at dykke ned i problemstillingen. Det er en uhyggeligt tidskrævende og højt specialiseret opgave for biologer at tælle natsværmere. Med det samme kunne vi se potentialet i at arbejde med billedgenkendelse af insekterne, og så gik vi sammen med forskerne i gang med at designe en løsning,” siger Jakob Bonde Nielsen, diplomingeniørstuderende i Softwareteknologi på Ingeniørhøjskolen Aarhus Universitet.

Han har sammen med studiekammeraten Martin Sepstrup udviklet et kamera, der ved hjælp af en avanceret algoritme ikke alene kan tælle natsværmere, men også artsbestemme dem.

Dermed kan teknologien spare forskerne for tusindvis af timer i laboratoriet og spare livet for hundredetusindvis af dyr.

Tællemaskine med kunstig intelligens

Den første prototype på tællemaskinen består af en lampe, der tiltrækker natsværmerne til en kasse beklædt med en hvid dug. Det fungerer som perfekt baggrund for kameraet, der registrerer insekternes ankomst og artsbestemmer dem.

Simpelt kan det lyde, men bag opfindelsen ligger der et stort stykke ingeniørarbejde med udvikling af kunstig intelligens. De to studerende har haft et tæt samarbejde med naturhistorikere fra Aarhus Universitet, og resultatet er et tællesystem, der kan identificere de enkelte insektarter,

”Det har været en kæmpe udfordring for os at designe systemet, så hver enkelt natsværmer bliver talt med, og at den kun bliver talt med én gang. Det er selvfølgelig helt afgørende for, at vi kan overvåge bestanden,” siger Martin Sepstrup, diplomingeniørstuderende i Elektronik ved Ingeniørhøjskolen Aarhus Universitet.

Et paradigmeskift inden for naturovervågning

Tællemaskinen kan ifølge forskerne fra Aarhus Universitet skabe et paradigmeskift inden for naturovervågning.

”Der er store perspektiver i at bruge kunstig intelligens til overvågning af insekter. Fra at være noget, vi kunne ønske os i fremtiden, er det nu noget, der kan ændre den måde, vi griber naturovervågning an på. Vi kan studere arterne uden at slå ihjel og få meget mere præcis viden om deres levesteder, bestandsstatus og aktivitetsniveau fra dag til dag,” siger seniorforsker Toke Thomas Høye fra Institut for Bioscience.

De studerendes opfindelse skal blandt andet bruges til at overvåge truede natsværmerarter, der er ved at uddø, og en af de helt store ingeniørmæssige udfordringer for de to studerende har derfor været at designe en tællemetode, hvor alle insekter kan flyve videre med livet i behold.

”Ved de traditionelle tællemetoder dør natsværmerne, og det er selvfølgelig alvorligt og uhensigtsmæssigt i de tilfælde, hvor man ønsker at overvåge udviklingen i bestanden hos særligt udsatte eller uddøende arter,” siger Martin Sepstrup.

Der findes mere end 2400 kendte arter af natsommerfugle, og det kræver derfor både stor viden og erfaring at gennemføre en nøjagtig artsbestemmelse med det menneskelige øje. 

Kunstig intelligens afslører akutte klimaforandringer

Den globale opvarmning har store konsekvenser for natsværmerne og deres geografiske udbredelse, og derfor giver det god mening at overvåge bestanden.

”Vi håber, at opfindelsen kan være med til at give en langt mere omfattende og systematisk monitorering af natsværmere. På den måde kan man opdage, hvis nogle arter er ved at forsvinde, eller hvis der kommer nye til. Natsværmerne er vigtige byggesten i vores økosystem og markører for akutte klimaforandringer,” siger Jakob Bonde Nielsen.

De to studerende har arbejdet tæt sammen med forskere ved Institut for Bioscience om at udvikle teknologien til registrering af natsværmerne, og de første forsøg ser lovende ud.