Smartes Krabbeln – KI für Citizen Science im Insektenschutz
© ZUG/Clara Isakowitsch
Basisworkshop und Poster-Session auf dem Forum Citizen Science in Freiburg am 29. und 30. November 2023.
Viele Insektenarten sind durch den Verlust von Lebensräumen oder das Ausbringen von Pestiziden vom Aussterben bedroht. Gleichermaßen beeinflussen der Klimawandel sowie die weltweite - meist ungewollte - Verbreitung von Insekten durch den Menschen, die Zusammensetzung der jeweiligen Lebensgemeinschaften. Um einen Überblick über das Vorkommen von Insekten in einem Gebiet zu erhalten und die Insekten zu schützen, ist es notwendig, diese zu zählen und zu klassifizieren. Meist geschieht dies über Insektenfallen. Dabei werden die gefangenen Insekten jedoch getötet und müssen anschließend von entsprechenden Expert*innen bestimmt werden.
Wie KI dabei helfen kann, Insekten automatisch zu bestimmen, ohne sie zu töten, und wie sie eingesetzt werden kann, um die Verbreitung der invasiven asiatischen Hornisse nachzuverfolgen, zeigten die Referierenden Thorsten Kluß, Clara Isakowitsch und Janis Klug beim Forum Citizen Science in Freiburg.
Beim Basis-Workshop erklärten die Referierenden in einem Vortrag zunächst den Aufbau und die Funktionsweise künstlicher neuronaler Netze – einem Zweig der Künstlichen Intelligenz. Dass unabhängig von der eingesetzten KI-Technologie nichts ohne Daten läuft, lernten die Teilnehmenden im praktischen Teil des Workshops. Um ein Insekten-Klassifikationsmodel zu entwickeln, musste sich jede*r Teilnehmer*in zunächst einen eigenen Bild-Datensatz zusammenstellen. Danach konnten die Teilnehmenden mit einem Online-Tool ihr eigenes Model entwickeln. Die trainierten Modelle und deren Einsatzmöglichkeiten sowie Grenzen und Risiken von KI wurden in der Runde anschließend lebhaft diskutiert. Ein Punkt war beispielsweise die Schwierigkeit, Insekten in neuen Umgebungen oder unter unterschiedlichen Bedingungen, wie Beleuchtung, Hintergrund und Abstand der Kamera zu einem Insekt, zuverlässig zu klassifizieren.
Bei der Poster-Session am darauffolgenden Tag, durften Teilnehmende des Forums Citizen Science kleine Skizzen von Insekten anfertigen. Diese wurden dann in ein interaktives Spiel eingebaut, um - bei vielen ‚Aha-Erlebnissen‘ - die Funktionsweise von künstlichen neuronalen Netzen spielerisch zu erlernen. Hierbei schlüpften die Teilnehmenden selbst in die Rolle der verschiedenen Schichten eines künstlichen neuronalen Netzes. Ohne die jeweilige Skizze des zu bestimmenden Insektes zu kennen, staunten die Teilnehmenden wie sich anhand von einfachen Abstraktionen Insekten bestimmen lassen können. Dass dabei dennoch falsche Klassifikationen auftreten können, und warum das Training einer KI mit vielen Daten notwendig ist, wurde den Teilnehmenden auf diese Weise unmittelbar bewusst.
Zur Veranstaltungsreihe
In den Basisworkshops widmen wir uns der Technologie „Künstliche Intelligenz“ und wie diese konkret im Umweltschutz angewendet werden kann. Dafür braucht es ein wenig Handwerkszeug und Verständnis, wie der Umgang mit Sensorik und datenverarbeitenden Software funktioniert.
