Kunstig intelligens, der tæller insekter, er afgørende for at vi kan løse biodiversitetskrisen
Ved hjælp af computere og kameraer, der overvåger insekter, kan vi redde vores biodiversitet og gøre landbruget bæredygtigt, fortæller forsker på Aarhus Universitet, Quentin Geissmann. Han står bag ny teknologi, der automatisk tæller og artsbestemmer insekter.
Quentin Geissmanns laboratorium på Aarhus Universitet er ikke fyldt med planter, jord, smådyr og celler, som de fleste biologers laboratorier typisk er. I stedet flyder det med kredsløb, ledninger og mikrochips i det lille rum, hvor han og hans kolleger nørkler med ny teknologi.
Oprindeligt er han uddannet biolog, men han har altid været fascineret af elektronik. Han er drevet af at bruge og udvikle nye teknologi, som kan hjælpe os med at blive klogere på naturen. Et ret atypisk drive for en biolog.
Gennem de sidste mange århundreder har studiet af livet på vores planet nemlig været udført af biologer, hvis eneste måde at blive klogere på naturen har været at gå ud i felten. Med net, spande, nåle og vigtigst af alt skitsebøger til at dokumentere den enorme mangfoldighed af liv, har de indsamlet prøver og spottet nye arter.
Én observation af gangen har de langsomt udvidet vores viden om naturen. Men den arbejdsmetode er på nippet til at ændre sig.
Snart vil biologer, ud over at vade rundt i skove, på enge eller i jungler, bruge AI til at hjælpe dem i deres arbejde. Det er i hvert fald, hvad Quentin Geissmann, adjunkt ved Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning, arbejder på.
- Ny teknologi gør det muligt for os at overvåge insekter på måder, vi aldrig før har kunnet. Maskinlæring og billig kamerateknologi har muliggjort det, og i fremtiden vil biologer have mere tid til at fortolke data, mens de skal bruge mindre tid på at indsamle den, siger han.
Quentin Geissmann
Født i Dijon i Frankrig.
Selvom byen er berømt for dens sennep, bliver der ikke længere dyrket sennepsfrø i området. I stedet voksede han op omgivet af vinmarker, roer- og hvedeplanter.
Han er uddannet biolog, men har altid været fascineret af computere og teknologi. Selvom han ved temmelig meget om insektfysiologi, bruger han i dag det meste af sin tid på at udvikle nye teknologi og knap så meget på at studere insekternes biologi.
Blev for to år siden ansat på Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning ved Aarhus Universitet som adjunkt.
Før det er for sent
Over hele kloden er biodiversiteten truet. Intensivt landbrug, klimaforandringer og skovrydning æder af de naturlige levesteder for tusinder af arter. Biodiversitetsforskerne har derfor travlt, hvis de skal nå kortlægge og beskrive tusindvis af arter, før de forsvinder helt.
Uden den teknologi, som Quentin Geissmann og kolleger fra hele verden udvikler i disse år, ville det være en uoverkommelig opgave.
Men ved at udvikle teknologi til automatisk at tælle og kortlægge dyrelivet, er det muligt at se ændringer i biodiversiteten meget nøjagtigt. Og med disse data i hånden vil det være muligt at finde de rigtige løsninger på biodiversitetskrisen, forklarer han.
- Biodiversitet og landbrug er tæt forbundne. Når arter forsvinder på grund af brug af pesticider og skovrydning, påvirker det afgrøderne. Uden insekter ville mange af vores vigtige afgrøder være umulige at dyrke.
- Ved at kortlægge nøjagtigt, hvad der sker med biodiversiteten, når vi ændrer afgrøderotationen, brugen af pesticider eller markvandingen, vil vi kunne udvikle nye og effektive måder at gøre landbruget bæredygtigt på. Kun ved at overvåge dette meget nøje, kan vi løse problemerne.
Computere, der tæller bier
Lige nu arbejder Quentin Geissmann og hans hold på en kameraopsætning til at overvåge bestøvere – det vil sige bier, sommerfugle, hvepse og nogle typer fluer.
Deres plan er at opsætte kameraer ved siden af landbrugsområder i Danmark og i hele Europa. Et projekt, som de håber, vil give ny viden om, hvad der påvirker bestøverne. Er det små ændringer i vejret, sprøjtning af pesticider, høst eller noget helt andet?
- I dag er det meget dyrt og tidskrævende at kortlægge, hvordan insekter påvirkes af forskellige faktorer. For det meste står entomologer for den opgave. De går på marker og i skovene og observerer og indsamler prøver.
- Problemet med denne tilgang er, at det kun er et øjebliksbillede; entomologerne fanger ikke små, løbende ændringer i insektbestandene. Med ny teknologi kan vi overvåge og dokumentere de små ændringer, som de sker. Hurtigt eller langsomt.
Før Quentin Geissmann kom til Aarhus Universitet udviklede og opsatte han omkring 50 kameraer i Canada. Apparater, der samlede data ind om en række af de insekter, der lever i Vancouver-området.
Den teknologi, han arbejder på nu, er en videreudvikling af netop det projekt.
- For to et halvt år siden udviklede jeg den her teknologi. Kameraet filmer de insekter, der lander på en hvid plade, placeret under det. Ved hjælp af billedgenkendelsessoftware genkender computeren, hvilke insekter, der er tale om, og på den måde sporer vi dem over tid, siger han.
Om Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning
Sammen med 70 andre forskere på Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning (QGG) arbejder Quentin Geissmann med at udvide vores viden om biodiversitet gennem brugen af state-of-the-art overvågningsteknologi.
Ved hjælp af store statistiske modeller identificerer forskere ved QGG de genetiske træk hos dyr og planter, der er værdifulde for landbruget. Et værdifuldt træk kunne for eksempel være køer, der producerer mindre metan under fordøjelsen eller producerer mere mælk. Eller det kunne være et træk, der gør det muligt for en plante at modstå en bestemt type skadedyr.
Fordi biodiversitet og landbrug er forbundne, arbejder centret også med kortlægning af biodiversiteten gennem genetisk prøvetagning, modellering og automatiseret overvågningsteknologi. På QGG er de for eksempel en del af overvågningen af den danske ulvebestand.
Mere end 20 nationaliteter er ansat ved QGG, og de arbejder tæt sammen med industri, landbrug og rådgivning af ministerierne.
Vejrstationer til insekter
Quentin Geissmanns håb er, at hans teknologi med tiden vil føre til en slags permanent insekt-overvågning rundt omkring i verden. Lidt ligesom det, vi allerede har med vejrstationer i dag.
- Teknologien er ret billig. Alt det kræver er en hvid overflade, et kamera og en Raspberry Pi, som er en lille og meget billig computerchip. Når insekterne lander på den hvide overflade, filmer kameraet dem, og gennem en app installeret på den lille computer sender den data til vores server, siger han.
Fordi teknologien er billig, er den skalerbar. Faktisk vil det være muligt at opsætte insekt-overvågning i det meste af Danmark i en nær fremtid, vurderer han.
- Teknologien er der næsten. Jeg tror, at vi vil se meget mere af denne type biodiversitetsovervågning i de kommende år. Og med alle disse data vil vi være i stand til at evaluere eksisterende løsninger til at beskytte biodiversiteten, vælge de mest effektive eller prøve og teste nye ideer af.
At lytte efter orme
Bier, fluer og sommerfugle er kun en lille del af det enorme økosystem, der omgiver vores byer og marker. I jorden under planterne lever tusindvis af orme, mikroorganismer og svampe.
En verden, vi ved meget lidt om.
Quentin Geissmann arbejder i øjeblikket også på en teknologi til at overvåge livet under jorden. Han tester lige nu en kombination af kameraer og mikrofoner til at kortlægge jordormene under vores fødder.
- Hvis du går på en græsplæne og ser godt efter, vil du kunne se små jordbunker fra ormenes gange. Min idé er at analysere disse gange med et kamera og lære mere om ormenes adfærd, siger han og fortsætter:
- Og så er der de orme, der aldrig kommer op af jorden. Dem forsøger jeg at overvåge ved hjælp af lyd. Ultralyd eller jordpenetrerende radar kombineret med en software udviklet til at detektere disse orme vil revolutionere vores forståelse af disse dyr, og hvordan de påvirker økosystemerne.
Hvis du spørger Quentin Geissmann, er han sikker på, at hans forskningsområde, som de i hans forskningsgruppe kalder computational entomology, vil blive vigtigt i fremtiden. Og netop hans gruppe på Aarhus Universitet er helt i front.
- Vi har et unikt forskningshold i Aarhus. Vi er i stand til at gøre ting, som meget få andre rundt om i verden kan. Jeg tror virkelig, vi kan gøre meget for at forbedre biodiversiteten med vores forskning, siger han.
Kontakt
Quentin Geissmann
Tenure Track adjunkt
Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning på Aarhus Universitet
Email: qgeissmann@qgg.au.dk
Jeppe Kyhne Knudsen
Journalist og videnskabsformidler
Faculty of Technical Sciences på Aarhus Universitet
Tlf.: +45 93 50 81 48
Email: jkk@au.dk