Новый ИИ-инструмент помогает сохранять карибу в меняющейся Арктике
Системы прогнозирования состояния морского льда на основе искусственного интеллекта могут помочь предсказать и защитить маршруты миграции находящихся под угрозой исчезновения карибу в канадской Арктике. Исследование, проведенное учеными Британской антарктической службы (BAS) совместно с Институтом Алана Тьюринга, WWF и правительством Нунавута, показывает, как эта технология может помочь местным агентствам в защите критически важных миграционных путей, проходящих через участки суши и морского льда.
Технология может помочь предотвратить нарушение этих маршрутов ледокольными судами в ключевые моменты миграции карибу, обеспечивая их безопасное перемещение на юг по морскому льду от летних мест отёла.
Исследование, опубликованное в Ecological Solutions and Evidence, объединяет спутниковые наблюдения, GPS-трекинг, прогнозы ИИ и местные знания для создания систем раннего предупреждения о миграции карибу Долфин-энд-Юнион (Rangifer tarandus groenlandicus x pearyi), основанных на ИИ.
Доктор Эллен Боулер, научный сотрудник по машинному обучению в BAS и ведущий автор исследования, пояснила: «Жизненные циклы и модели перемещения многих арктических животных неразрывно связаны с морским льдом, который нарастает и отступает в зависимости от сезона. Изменение климата приводит к сокращению и снижению стабильности арктического морского льда — а это также означает, что регион становится более доступным для судов. Эта комбинация угроз может иметь фатальные последствия для таких знаковых животных, как карибу.
Эта новая техника объединяет наши прогнозы состояния морского льда на основе ИИ с историческими данными отслеживания карибу, поэтому мы можем предсказать, когда они, вероятно, начнут миграцию, основываясь на формировании морского льда. Это означает, что местные команды могут принимать краткосрочные меры для поддержки миграции, защищая маршруты по морскому льду от ледокольных судов. Волнительно, что ИИ может дать такой положительный реальный результат».
Карибу Долфин-энд-Юнион мигрируют дважды в год через морской лед, который сезонно формируется в проливах между материковой Канадой и островом Виктория. Во время этого перехода карибу каждую осень собираются на берегах острова Виктория, ожидая восстановления морского льда, прежде чем мигрировать обратно на юг. Они начинают переход, как только сформируется достаточное количество льда, что варьируется из года в год.
К сожалению, все больше карибу гибнет во время этих переходов из-за более низкого качества морского льда. Ледокольные суда создают дополнительную угрозу, образуя открытые полыньи, которые потенциально могут блокировать важнейшие миграционные пути. Местные организации изучают, как можно смягчить воздействие судоходства для защиты стада, жизненно важного для жизни и средств к существованию местных инуитов и инувиалуитов.
Авторы разработали модель, объединяющую данные отслеживания карибу и спутниковые наблюдения за морским льдом, чтобы установить связь между формированием льда и сроками осенней миграции. Затем ИИ прогнозирует, когда будут выполнены условия состояния морского льда, запускающие осеннюю миграцию, чтобы давать ранние предупреждения о пиковых сроках миграции, которые можно обновлять ежегодно.
Это экологическое исследование основано на существующей модели машинного обучения IceNet — вероятностной модели, которая, как было показано, точно предсказывает протяженность морского льда на срок до трех месяцев вперед. IceNet обучается на спутниковых наблюдениях и превосходит современные традиционные модели, в том числе в сезонных прогнозах летнего морского льда. Разработанная BAS и Институтом Алана Тьюринга, IceNet также будет использоваться для навигации исследовательского судна BAS RRS Sir David Attenborough.
Информация, предоставляемая моделью ИИ, может помочь местным агентствам принимать более обоснованные и гибкие решения — например, когда и где рекомендовать краткосрочные ограничения на ледокольную деятельность близлежащих судов. В разработке и работе модели ИИ неоценимую помощь оказывают местные знания.
Доктор Скотт Хоскинг, соавтор и руководитель миссии по экологическому прогнозированию в Институте Алана Тьюринга, добавил: «Арктика нагревается в четыре раза быстрее, чем остальная планета, что приводит к быстрым изменениям. В руках местных экспертов по охране природы и в сочетании с их существующими знаниями и практиками этот инструмент может помочь смягчить угрозы для дикой природы и сообществ в Арктике».
Команда работает над изучением возможностей применения инструмента для других арктических видов, включая таких знаковых животных, как белые медведи и моржи. Это может включать прогнозирование того, когда белые медведи с наибольшей вероятностью появятся на суше рядом с поселениями, чтобы смягчить конфликты между человеком и медведем.
Доктор Род Дауни, главный полярный советник по полярным регионам и океанам WWF-UK, сказал: «Арктическая дикая природа, включая карибу, сталкивается с полной силой климатического кризиса. Изменения, которые мы наблюдаем сегодня, приведут к совершенно иной Арктике, чем та, к которой мы привыкли. Но важна каждая десятая доля градуса.
Нам необходимо срочно бороться с климатическим кризисом, и нам необходимо планировать изменения, чтобы люди и природа могли продолжать процветать. Инструменты охраны природы на основе ИИ сыграют свою роль в помощи нам в достижении этой цели».