Technologie wordt ook voor natuurbehoud een steeds belangrijker instrument

• De groeiende problematiek van de illegale handel in wilde dieren
• KI-camera’s helpen rangers met het detecteren en stoppen van stroperij
• PAWS KI-systeem voorspelt waar stropers zullen toeslaan
• Wildbook gebruikt KI om individuele dieren te identificeren
• PrimNet gezichtsherkenningssoftware identificeert bedreigde primaten
• Air Shepherd zet drones in om stroperij een halt toe te roepen
• Kan technologie oplossingen bieden voor het behoud van onze natuur en de biodiversiteit?

Op onze planeet is een haast niet te bevatten biodiversiteit waarin miljoenen verschillende soorten dieren en planten niet alleen naast elkaar bestaan maar van elkaar afhankelijk zijn. Helaas wordt deze biodiversiteit door verschillende factoren ernstig bedreigd. Niet alleen het gebruik van pesticiden, herbiciden en fungiciden maar ook stroperij en georganiseerde misdaadsyndicaten die handelen in exotische planten en dieren brengen het voortbestaan ​​van talloze dier- en plantensoorten in gevaar. En daarmee wordt tevens ons eigen voortbestaan in gevaar gebracht want omdat al het leven op aarde onlosmakelijk met elkaar verbonden is, kan zelfs het verdwijnen van één enkele soort ernstige gevolgen hebben voor het hele ecosysteem. Gelukkig hebben we nog enige tijd om stappen te ondernemen om een zesde massa-extinctie te voorkomen – als we direct handelen, ten minste. En technologie kan daarin een belangrijke rol spelen.

De groeiende problematiek van de illegale handel in wilde dieren

De (illegale) handel in wildlife en -producten is big business en is de afgelopen jaren sterk toegenomen. Olifantenslagtanden, neushoornhoorn, tijgerbotten, berengal en de schubben van schubdieren zijn maar een paar ‘onderdelen’ die door internationale criminele netwerken worden verhandeld, wat verwoestende effecten kan hebben op (bedreigde) wilde dieren, ook als deze gefokt zijn. Hoewel een ​​nauwkeurige schatting van de waarde van de illegale handel in wildlife en hun producten bijna onmogelijk is, is de VN van mening dat deze ergens tussen de $7-23 miljard per jaar ligt.

Zoals met alle andere soorten business, wordt de illegale handel in wildlife gedreven door de vraag van de consument. In veel landen over de hele wereld, maar vooral in Azië, geloven mensen dat bepaalde delen van dieren geneeskrachtige eigenschappen hebben en zijn daarom bereid om daar exorbitante bedragen voor neer te tellen. Maar niet alleen de vraag van de consument is verantwoordelijk voor de groei van de illegale handel. Corruptie, inadequate wetten, zwakke rechtsstelsels en lichte straffen dragen ook bij aan dit probleem. Er zijn de afgelopen jaren gelukkig een aantal innovatieve technologieën ontwikkeld die een belangrijke rol kunnen spelen in de strijd tegen milieucriminaliteit.

KI-camera’s helpen rangers met het detecteren en stoppen van stroperij

In de uitgestrekte natuurgebieden van Afrika kunnen zelfs de allergrootste dieren, zoals olifanten en giraffen, moeilijk te volgen zijn. Het Serengeti National Park in Tanzania, bijvoorbeeld, spreidt zich uit over 14.750 vierkante kilometer – ongeveer zo groot als België – en is het thuis van meer dan 500 soorten vogels en 300 soorten zoogdieren. Er zijn echter maar 150 rangers in dienst van het park en het is voor deze mensen een enorme uitdaging om alle dieren tegen stropers te beschermen.

Om dit probleem aan te pakken en de rangers te helpen de dieren te monitoren, heeft Resolve, een non-profitorganisatie voor natuurbehoud, het TrailGuard KI-camerasysteem ontwikkeld. Het apparaat bevat Movidius Myriad 2 Vision Processing Units (VPU’s) van Intel en maakt gebruik van diepe neurale netwerkalgoritmen om mensen, dieren en voertuigen met een hoge mate van nauwkeurigheid te identificeren. De nieuwe camera’s hebben ongeveer de grootte van een potlood en worden langs toegangspaden in het park geïnstalleerd. Zodra het systeem mensen of voertuigen detecteert worden de parkwachters automatisch gewaarschuwd, zodat ze kunnen voorkomen dat stropers toeslaan.

“Door KI-technologie te koppelen aan menselijke besluitvormers kunnen we een aantal van onze grootste uitdagingen oplossen, waaronder het illegaal stropen van bedreigde dieren. Met TrailGuard AI stelt de Movidius-technologie van Intel de camera in staat beeldmateriaal van stropers vast te leggen en parkwachters te waarschuwen. Deze kunnen vervolgens de meest geschikte respons bepalen”, zegt Anna Bethke, hoofd AI for social good bij Intel Corporation. TrailGuard wordt allereerst in Serengeti en Garamba National Parks ingezet en vervolgens ook in 100 andere wildparken in Afrika in samenwerking met de National Geographic Society en de Leonardo DiCaprio Foundation. Daarna worden de systemen ook in Zuidoost-Azië en Zuid-Amerika in gebruik genomen.

PAWS KI-systeem voorspelt waar stropers zullen toeslaan

Een van de grootste uitdagingen bij het beschermen van dieren in wildparken is dat er niet genoeg rangers zijn om de enorm uitgestrekte gebieden afdoende te patrouilleren. Bovendien zijn dieren bijna constant in beweging en blijven ze zelden lang op één plaats. Daar komt nog bij dat stropers de routes van de rangers uiteindelijk leren herkennen en hun eigen routes daarop kunnen aanpassen om ervoor te zorgen dat ze onopgemerkt blijven. Rangers zouden niet alleen beter inzicht moeten krijgen in waar de stropers van plan zijn om toe te slaan, ze zouden ook een manier moeten ontwikkelen om hun patrouilles onvoorspelbaar te maken zodat stropers niet weten waar ze zijn.

Om een oplossing te bieden voor deze uitdagingen heeft Milind Tambe, een computerwetenschapper aan de University of Southern California, samen met zijn team het KI-systeem PAWS (Protection Assistant for Wildlife Security) ontwikkeld. Door data van patrouilles uit het verleden te analyseren, kunnen de machine-learning algoritmen van het systeem de plek voorspellen waar stropers van plan zijn om toe te slaan. Daarnaast genereert het speltheoriemodel van het systeem willekeurige, onvoorspelbare patrouille-routes voor de rangers. PAWS is al met succes in Oeganda en Maleisië getest en de ontwikkelaars hopen dat het systeem binnenkort in bestaande tools als Cybertracker en het SMART-systeem geïntegreerd kan worden.

Tijdens de eerste pilot, die plaatsvond in het Queen Elizabeth National Park in Oeganda, werden rangers ingezet om de nauwkeurigheid van de PAWS-voorspellingen te verifiëren. In de gebieden die door het systeem als high-risk werden aangewezen vond inderdaad ongeveer 10 keer meer illegale activiteit plaats dan in de low-risk-gebieden. Met deze informatie kunnen rangers in de toekomst proactiever handelen en voorkomen dat stropers hun afschuwelijke criminele daden kunnen verrichten. “We zullen stroperij waarschijnlijk nooit helemaal kunnen tegengaan”, zegt Andrew Plumptre, director of science van het Africa-programma van de Wildlife Conservation Society. “Maar we kunnen het wel terugdringen, zodat de dieren niet in aantal achteruitgaan”.

Wildbook gebruikt KI om individuele dieren te identificeren

Giraffen behoren tot ’s werelds meest fascinerende dieren. Helaas staat dit majestueuze dier op ‘rode lijst’ met bedreigde diersoorten van de internationale natuurbeschermingsorganisatie IUCN. Het aantal giraffen in Afrika is de afgelopen drie decennia met een schrikbarende 40 procent afgenomen en er komen nog maar 100.000 giraffen in het wild voor. Om te voorkomen dat deze dieren uitsterven, moeten biologen hun aantal en bewegingen voortdurend monitoren. Meestal gebeurt dit door middel van luchtfoto’s, wat een tijdrovende en kostbare aangelegenheid is.

Het in Portland gevestigde non-profit techbedrijf Wild Me heeft nu het Wildbook-systeem ontwikkeld, software die gebruikmaakt van computervisie en kunstmatige intelligentie om individuele dieren aan de hand van hun onderscheidende kenmerken – zoals vachtpatronen of oorcontouren – te identificeren. Jenna Stacy-Dawes, onderzoekscoördinator bij San Diego Zoo’s Institute for Conservation Research, slaagde er met gebruik van de software in om binnen twee dagen een robuuste populatiebeoordeling te produceren van de Netgiraffe – vernoemd naar zijn netvormige vlekken – in Noord-Kenia. “Voorheen was een populatiebeoordeling niet iets dat je in een weekend kon doen. Het is ongelooflijk”, zegt Stacy-Dawes. “Het heeft ons echt in staat gesteld veel sneller te werken en een beter begrip te krijgen van de populatie dan ooit eerder mogelijk was”.

Wildbook bevat momenteel databases voor 20 verschillende diersoorten, maar de software kan ook worden getraind om duizenden andere te identificeren. In een recente ontwikkeling lanceerde Wildbook ook een ‘intelligent agent’, of bot, die op YouTube naar walvishaai-video’s zoekt. Eenmaal gevonden, extraheert de bot stilstaande beelden van de haai uit de video en identificeert deze door de unieke constellatie van vlekken te analyseren. Het registreert ook wanneer en waar de haai is gespot en uploadt vervolgens alle gegevens naar de database van whaleshark.org.

De ‘intelligent agent’ werkt veel sneller dan menselijke onderzoekers en kan ongeveer 30 video’s per dag analyseren. Sinds het lanceren van het systeem heeft het inmiddels 1.900 walvishaai-video’s gedetecteerd. “Door dit systeem los te laten op YouTube, vooral met de migrerende soorten die zich in de oceaan bevinden, krijg je de kans om afzonderlijke waarnemingen van dieren te zien op plekken waar onderzoekers gewoon niet naartoe gaan”, zegt Jon Van Oast, senior engineer bij Wildbook en het brein achter de ‘intelligent agent’. In de toekomst wil het bedrijf het systeem ook inzetten voor het identificeren van andere diersoorten, waaronder groene zeeschildpadden, karetschildpadden, reuzenmanta’s, bultruggen en giraffen.

PrimNet gezichtsherkenningssoftware identificeert bedreigde primaten

Primaten behoren tot de meest bedreigde dieren in de wereld. Maar liefst 60 procent wordt met uitsterven bedreigd. Tracking is belangrijk in natuurbehoud en omvat doorgaans het vastleggen en labelen van dieren door middel van trackingapparatuur. Het is echter niet de meest ideale methode – het is een kostbare aangelegenheid en kan de dieren ook nadelig beïnvloeden. Tracking en labelen kan stress, lichamelijk letsel en zelfs de dood tot gevolg hebben.

Onderzoekers van Michigan State University (MSU) hebben nu PrimNet ontwikkeld, een gezichtsherkenningssysteem dat gebruikmaakt van convolutionele neurale netwerken waarmee ze individuele dieren met een nauwkeurigheid van 90 procent kunnen identificeren. De onderzoekers namen eerst duizenden foto’s van drie verschillende soorten primaten in het wild – gouden apen, lemuren en chimpansees – en gebruikten deze vervolgens om een ​​beelddataset te creëren waarmee de software getraind werd om individuele dieren te herkennen.

De onderzoekers creëerden bovendien de PrimID-app waarmee natuurbeschermers foto’s van een dier kunnen uploaden om het te identificeren. Als de app geen exacte overeenkomst kan bieden, laat het een lijst zien met de vijf meest waarschijnlijke kandidaten. “We hebben PrimID met ons eigen benchmark-herkenningssysteem voor primaten en twee open-source menselijke gezichtsherkenningssystemen vergeleken. De prestaties van PrimNet waren superieur in één op één vergelijking en identificatie, of één-op-veel vergelijkingen. We zijn van plan om onze datasets voor primaten te vergroten, een primaatdetector te ontwikkelen en onze activiteiten via open-source websites te delen”, zegt Anil Jain, hoogleraar computerwetenschappen en engineering aan MSU.

Air Shepherd zet drones in om stroperij een halt toe te roepen

Er zijn een aantal redenen waarom het op heterdaad betrappen van stropers een enorme uitdaging is. Een van de belangrijkste is dat ze hun lugubere werk meestal in het donker uitvoeren. Volgens Otto Werdmuller Von Elgg, leider van Air Shepherd, een pionierende groep van natuurbeschermers, ondernemers en onderzoekers, vindt ongeveer 80 procent van de stroperij ’s avonds en ‘s nachts plaats. Als oplossing voor deze uitdaging heeft Air Shepherd een innovatieve strategie met drones en kunstmatige intelligentie bedacht.

Zodra de groep van de regering of politiepartners een tip ontvangt over een vermoedelijke stropersoperatie, stuurt een van hun 40 piloten een drone naar de locatie om de stropers op te sporen. De stille drones zijn uitgerust met reguliere en infraroodcamera’s waardoor ze dieren en mensen in het donker kunnen detecteren. De beelden die de drone vastlegt worden vervolgens ingevoerd in beeldverwerkingssoftware die is ontwikkeld door onderzoekers van de University of Southern California. De beelden worden met een machine learning algoritme geanalyseerd en zodra het systeem iets ongewoons detecteert geeft het een waarschuwing. Dankzij voorspellende software kan de drone ook een indicatie geven van waar de stropers en de dieren waar zij op jagen naartoe gaan. Het programma is al actief in Malawi, Zimbabwe en Zuid-Afrika en wordt in de toekomst bovendien in Zambia en Botswana in gebruik genomen. Andere drones van Air Shepherd worden overigens ook ingezet om olifanten uit de buurt te houden van farms, waar ze veel schade kunnen aanrichten. Het geluid van deze drones lijkt op dat van bijen, waar hele kuddes olifanten voor op de vlucht slaan. En dat is maar goed ook, want bij de farms zijn olifanten ongenode gasten die door boeren vaak met wapens worden opgewacht.

Kan technologie oplossingen bieden voor het behoud van onze natuur en de biodiversiteit?

Naast het verlies van habitat is de illegale handel in wilde dieren en planten de grootste bedreiging voor de biodiversiteit van onze planeet. Als gevolg van de consumentenvraag, hoge winsten en ontoereikende wetgeving, wordt een grote verscheidenheid aan planten- en diersoorten in razend tempo verhandeld, waardoor steeds meer van deze soorten met uitsterven bedreigd worden. Sterker nog, deze haast niet te stoppen illegale handel bedreigt de balans van ons hele wereldwijde ecosysteem.

Het lijkt er soms op dat natuurbeschermers een verloren strijd voeren. Stropers zijn sterk georganiseerd, goed getraind en meedogenloos en alles doen om hun doel te bereiken. Hoewel technologie een effectief hulpmiddel is gebleken bij het terugdringen van stroperij, lijkt het volledig stopzetten van deze meedogenloze handel haast onmogelijk. Om milieucriminaliteit voorgoed de wereld uit te helpen moeten een heleboel problemen tegelijkertijd aangepakt worden. Natuurbeschermingsgroepen, lokale gemeenschappen en overheden moeten nauw met elkaar gaan samenwerken om de oorzaken aan te pakken. De vraag naar ivoor is in Aziatische landen enorm groot vanwege eeuwenoude tradities waarin ivoren voorwerpen symbool staan voor voorspoed en geluk. En zonder dat er enig wetenschappelijk bewijs voor is denken velen dat tot stof vermalen neushoornhoorn geneeskundige krachten bezit. Bewustwording, voorlichting en hardere maatregelen zijn dus cruciaal. De toekomst van onze planeet hangt ervan af.