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

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Das Team Brasilien, dem auch Forschende des DFKI und der Universität
Oldenburg angehören, entwickelte Drohnen- und Sensortechnologien zur
Erfassung von Biodiversitätsdaten aus tropischen Wäldern.

Als Ergebnis
seiner Arbeit belegte das Team den hervorragenden dritten Platz in der
Bewertung einer Expertenjury.

Mehr als 300 Teams aus 70 Ländern waren 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
Rückgang 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.