Амазония находится под угрозой, и ИИ может помочь ее сохранить
Наркоторговцы, золотоискатели, лесорубы, фермеры и владельцы ранчо вторгаются в тропические леса Амазонки. Пандемия и президентство Болсонару усугубили и без того безрадостную ситуацию. Как наука и искусственный интеллект могут помочь спасти самый важный тропический лес?
Зеленые легкие Земли
Тропические леса Амазонки покрывают 5 млн км тропических лесов, большая часть которых находится в Бразилии (60 %), Перу и Колумбии. Чтобы понять его важность, тропические леса Амазонки составляют 50% оставшихся тропических лесов и являются одним из самых сложных и разнообразных биомов. Тропические леса Амазонки являются домом не только для тысяч различных видов растений и животных, но и для 30 миллионов человек (9 % из которых являются коренными жителями).
По некоторым гипотезам, амазонский лес начал формироваться между 50 и 30 миллионами лет назад. Затем лес медленно разросся и распространился по континенту, заняв значительную его часть. Более того, это сложная и деликатная экосистема. Например, ветер из пустыни Сахара удобряет лес, замещая фосфор, вымываемый осадками в течение года.
Люди начали заселять лес около 11 000 лет назад. Даже сегодня мы мало знаем об антропной истории Амазонии, настолько много, что лишь недавно были обнаружены многочисленные иероглифы доколумбовой цивилизации.
Несмотря на свою важность, тропические леса Амазонки находятся под угрозой исчезновения. По оценкам, в 2018 году 17 % территории было вырублено. Некоторые исследования предполагают, что достижение обезлесения на уровне 25 % приведет к катастрофическим последствиям: превращению леса в нелесную экосистему (своеобразную деградированную саванну).
Незаконная вырубка лесов снизилась в начале 2000-х годов, затем снова увеличилась примерно в 2015 году, и ситуация резко ухудшилась во время президентства Болсонару.
Можно выделить несколько причин, среди основных:
- Животноводство является одной из основных причин обезлесения. Пастухи и компании, занимающиеся животноводством, часто устраивали поджоги, чтобы освободить место для выпаса скота.
- Сельское хозяйство является еще одной важной причиной вырубки лесов, сельскохозяйственных культур, которые используются в качестве корма для животных, биотоплива, кофе и т. д. Более того, поскольку цена на сою выросла, вырубка лесов увеличилась, чтобы освободить земли для выращивания сои.
- вырубка леса - еще одна важная причина, по иронии судьбы, чем больше вы вырубаете леса, тем больше уменьшается количество осадков в этом районе и снижается урожайность лесозаготовок.
- Пожары также являются причиной, важность которой растет. 2019 год был в этом отношении ужасным: было сожжено 1345 квадратных километров.
- Незаконная добыча полезных ископаемых приводит не только к вырубке лесов, но и к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами.
- Наркоторговля, наркоторговцы и военизированные группировки часто проникают в леса и выращивают коку и другие запрещенные растения.
Вырубка лесов влияет на биоразнообразие, утрата привычек фактически является основной причиной исчезновения многих известных видов. Кроме того, достижение переломного момента может привести к крупномасштабному опустыниванию, что приведет к массовому вымиранию.
Вырубка лесов также оказывает влияние на климат. Тропические леса Амазонки поглощают большое количество углекислого газа, который регулирует температуру в Бразилии (его потеря привела бы к повышению температуры в стране почти на два градуса). Кроме того, это приведет к потере водных ресурсов, резкому падению урожайности сельскохозяйственных культур и электроэнергии (гидроэлектроэнергии).
Кроме того, лес является домом для многих коренных племен, которые зависят от него в плане еды, крова, воды, клетчатки и лекарств. незаконные лесозаготовители и горняки часто несут ответственность за чудовищные преступления против коренных народов. Хотя на протяжении многих лет были приняты законы для их защиты, президент Болсонару вместо этого ограничил эту защиту.
Так почему же трудно остановить вырубку лесов Амазонки? Между тем, эти последние несколько лет были идеальным штормом: политический климат, создававший ощущение безнаказанности, пандемия, которая замедлила программы мониторинга и отвлекла внимание.
Кроме того, тропические леса Амазонки очень обширны, труднодоступны и дороги в контроле. сложно и трудоемко анализировать огромные объемы данных, получаемых со спутников, особенно для людей. Использование дронов и других датчиков добавит еще один объем данных. Так чем же могут помочь наука и искусственный интеллект?
Наука и искусственный интеллект помогают лесу
Да будет ясно, что лучший способ защитить Амазонию — сделать политический выбор. Действительно, ослабление правил и контроля бразильским правительством во время президентства Болсонару привело к рекордной вырубке лесов. Кроме того, выбор, сделанный иностранными гражданами и компаниями, также может иметь влияние. Например, когда Cargill решила прекратить закупать сою, произведенную в недавно вырубленных районах Амазонки, вырубка лесов для выращивания сои резко сократилась. В этой статье основное внимание уделяется тому, как наука и интеллект могут помочь сохранить тропические леса Амазонки.
«ИИ — это не волшебная палочка. Он не может спасти планету сам по себе. Но люди могут», — Нилс Вилаард, генеральный директор Satelligence.
Между тем произошла смена парадигмы в видении ученых. Еще несколько лет назад идея заключалась в том, чтобы сохранить лес (и предотвратить глобальное потепление), сегодня стало понятно, что сохранение также включает вовлечение и защиту коренных народов Амазонки. Общины коренных народов, ученые, технологии и власти наконец-то движутся вместе к общей цели.
У правительства нет ресурсов для патрулирования этой территории, — говорит Адриан Форсайт в интервью Nature, имея в виду перуанский амазонский лес — источник.
Адриан Форсайт предложил проект по превращению леса в «умный лес»: в него вставляют такие устройства, как микрофоны, камеры и дроны, а затем анализируют данные с помощью искусственного интеллекта. Цель состоит в том, чтобы удаленно следить за лесом, чтобы не беспокоить коренное население. Действительно, несмотря на приоритет защиты леса, нужно избегать необходимых контактов: у многих племен нет защиты от различных патогенов, так как они никогда не подвергались воздействию.
Анализ спутниковых изображений в настоящее время является обычной практикой. На самом деле, за эти годы накопились тысячи изображений, что позволяет проследить, как со временем развивается то или иное место. Анализ спутниковых снимков за 36 лет показал, как бурно развивалась незаконная добыча полезных ископаемых во время президентства Болсонару, несмотря на то, что территория технически охранялась законом.
С одной стороны, это правда, что у нас сейчас много изображений, а с другой стороны, алгоритмы искусственного интеллекта для анализа этих изображений становятся все более изощренными. Но эти анализы лишь показывают ситуацию в ретроспективе. Дроны, камеры и микрофоны могут обеспечить мониторинг в реальном времени и даже возможность вмешательства, тем самым останавливая незаконную деятельность на своем пути.
ежегодно на уничтожение лесов приходится почти пятая часть всех выбросов парниковых газов. А в тропических лесах вырубка лесов ускорилась вслед за безудержной вырубкой леса, до 90 процентов которой осуществляется незаконно и незаметно. — генеральный директор RainForest (источник)
Например, некоммерческая организация Raforest Connection (RFCx) использует в лесу переработанные телефоны для записи звуков незаконной деятельности. Система использует алгоритмы для выявления таких шумов, как использование бензопилы (лесозаготовки), браконьерство (мотоциклы) и контрабанда наркотиков (грузовики, транспортные средства), а затем уведомляет рейнджеров. Акустические системы также используются для наблюдения за дикой природой, пением исчезающих птиц и т. д.
Связывание ИИ с такими проектами, как краудсорсинг, оказалось успешным: Global Forest Watch (GFH) — это онлайн-платформа, где изображения отмечаются с помощью добровольцев, что позволяет алгоритмам быть более надежными. Затем эти алгоритмы используются для подсчета деревьев, выявления районов незаконной добычи полезных ископаемых и предупреждения властей об угрозах для леса.
На самом деле, используя спутниковые снимки и данные радара, искусственный интеллект может достичь разрешения, близкого к дереву. ИИ можно использовать для изучения того, как развивается биоразнообразие, какие виды находятся под угрозой исчезновения, изучения возможных решений с помощью моделирования и т. д.
Алгоритмы ИИ позволяют быстро анализировать огромные объемы данных. На самом деле есть несколько проектов, в которых эти алгоритмы сочетаются с облачными компьютерами. Например, MapBiomas — это проект по созданию исторических карт леса, позволяющий изучить его эволюцию и нанести на карту лес, о котором мы еще очень мало знаем.
Кроме того, алгоритмы машинного обучения могут предсказать, где может произойти вырубка лесов. На самом деле местные агенты используют дроны с GPS и сложным инструментом искусственного интеллекта для прогнозирования вторжений на их земли (алгоритм был разработан Microsoft и Imazon). Учитывая также количество угроз и областей, которые были повреждены, алгоритмы также используются в качестве системы для изучения вмешательств, прогнозирования новых угроз и ранжирования приоритетов.
Широкое использование алгоритмов сегодня значительно упрощает для ассоциаций расследование того, лгут ли компании о своих обязательствах против вырубки лесов (как на уровне самой компании, так и на уровне их цепочки поставок). Это позволяет создавать кампании давления, которые доказали свою эффективность.
Алгоритмы также полезны для улучшения использования и производства возобновляемой энергии. В бассейне Амазонки имеется 1 77 гидроэлектростанций, а планируется построить 184 станции. Эти инфраструктуры не только сами вызывают обезлесение, но часто связаны с дальнейшими действиями, которые увеличивают ущерб, наносимый лесу.
Другими изучаемыми технологиями являются использование инфракрасного излучения для удаленного картографирования коренных народов или использование самолетов с лазерами для картирования леса в 3D.
Там не только изображения и датчики, например, но и огромное количество отчетов, и документов о лесе. Взрыв процесса обработки естественного языка в последние годы позволяет эффективно анализировать тексты. Аналогичные проекты изучаются в отношении амазонских документов. Университет Беркли хочет применить этот подход к таким данным, как отчеты, полевые заметки, журналы, биологические образцы, переписка и артефакты.
Прощальные мысли
Последние несколько лет были драматичными для тропических лесов Амазонки. Президент Болсонару смягчил правила лесозаготовок, поощрял эксплуатацию лесов и проявлял мало интереса к правам коренных народов. Пандемия сделала все остальное, отвлекла внимание международного сообщества, затруднила усилия властей и уничтожила коренные народы, традиционно защищающие лес.
Тропические леса Амазонки — сложная, богатая и, к сожалению, более чувствительная среда, чем думают люди. Потеря такой экосистемы будет иметь разрушительные последствия как на местном, так и на глобальном уровне.
ИИ — это не панацея, без поддержки властей, четкой политики, правоохранительных органов и международной координации он не окажет реального влияния. На самом деле мониторинг в режиме реального времени или прогнозирование зон риска были бы бессмысленны, если бы не последовали эффективные действия.
С другой стороны, в годы последнего бразильского президентства происходили непрерывные атаки на демократические институты и угрозы коренному населению со стороны политиков. Кроме того, другие соседние страны также не были политически стабильными, как Колумбия, так и Перу имели сложную историю, а проекты привязаны к политическому климату на данный момент. Мониторинг леса, вся информация, которую можно извлечь с помощью искусственного интеллекта, может быть использована как оружие для массовой слежки, злоупотреблений и вторжения на землю.
Отсутствие стабильности правительства является большим препятствием для нашей способности тестировать и внедрять такие технологии, — Форсайт (источник)
Однако эти инструменты могут быть действительно эффективными, например, проект RainForest определил десять тысяч зон риска, а другие проекты показали конкретные результаты.
Microsoft, NVIDIA, Google и другие компании изучают программы помощи ассоциациям, занимающимся вырубкой лесов. В этом году климат снова оказался в центре международных дебатов. Кроме того, с учетом того, что пандемия позади, общественное мнение также сосредоточено на изменении климата. Все элементы, дающие надежду на лучшее будущее
Если вам было интересно:
Вы можете найти другие мои статьи, вы также можете подписаться, чтобы получать уведомления, когда я публикую статьи, и вы также можете связаться со мной или связаться со мной в LinkedIn. Спасибо за вашу поддержку!
Вот ссылка на мой репозиторий GitHub, где я планирую собирать код и множество ресурсов, связанных с машинным обучением, искусственным интеллектом и многим другим.
Или не стесняйтесь проверить некоторые из моих других статей на Medium:
