एआई जवानों और बेलुगा व्हेल की रक्षा करेगा

अलास्का के ठंडे पानी में, कृत्रिम बुद्धि (एआई) शोधकर्ताओं को लुप्तप्राय जानवरों को बचाने में मदद करता है। बढ़ती शिपिंग और बढ़ते बंदरगाह निर्माण के बीच व्हेल और सील के अस्तित्व के लिए लड़ने के लिए वैज्ञानिक पर्यावरणविदों और स्थानीय आबादी के साथ मिलकर काम कर रहे हैं।

जब एरिन मोरलैंड ने सिर्फ एक प्राणीशास्त्री बनने का सपना देखा, तो उसने कल्पना की कि वह कब तक चट्टानों पर बैठेगी, सील और अन्य समुद्री जानवरों के स्केच बनाएगी। यह उनके जीवन को बेहतर ढंग से समझने और उनके पर्यावरण की रक्षा करने में मदद करने वाला था।

इसके बजाय, वह हर समय एक कंप्यूटर स्क्रीन के सामने बैठी, अलास्का के पानी में जीवन के संकेत खोजने के प्रयास में समुद्री बर्फ की हजारों हवाई तस्वीरें देखने के लिए मजबूर हुई। प्राप्त डेटा को वर्गीकृत करने के लिए उसकी और उसकी टीम के साथ बहुत बड़ा समय बिताया गया था, ताकि प्रकाशन के समय तक यह जानकारी पहले से ही पुरानी हो जाए।

"जानकारी के साथ काम करने का कुछ और कुशल तरीका होना चाहिए," वह उस समय अपने विचारों को याद करती है। - वैज्ञानिकों को इस दिनचर्या से मुक्त किया जाना चाहिए ताकि वे जानवरों का अध्ययन करने और उनकी आबादी के सामने आने वाली चुनौतियों पर ध्यान केंद्रित कर सकें। इस तरह के श्रम-गहन कार्यों पर भारी मात्रा में समय बिताने की आवश्यकता से मुख्य काम करना मुश्किल हो जाता है। ”


एरिन मोरलैंड। NOAA तस्वीरें

अधिक प्रभावी तरीका पाया गया। यह विचार पूरी तरह से अप्रत्याशित तरीके से पैदा हुआ था - यह मोरलैंड के सिएटल कार्यालय की खिड़की से देखने और एक जूरी में इसकी जिम्मेदारियों के कारण दिखाई दिया। यह वसंत, वह राष्ट्रीय महासागरीय और वायुमंडलीय प्रशासन (एनओएए) के अन्य वैज्ञानिकों के साथ, बेलुगा व्हेल, वालरस, ध्रुवीय भालू और अन्य जानवरों की लुप्तप्राय प्रजातियों की निगरानी के लिए कृत्रिम बुद्धि का उपयोग करेगा। अब यह जानकारी के विश्लेषण पर काम के वर्षों को बचाएगा और यह सुनिश्चित करने पर ध्यान केंद्रित करेगा कि यह जानकारी जानवरों की रक्षा करने के लिए सही हाथों में आती है।

अनुसंधान दल मशीन शोर से चट्टानों और व्हेल सीटी से भेद करने के लिए एआई उपकरण को प्रशिक्षित करते हैं। यह समुद्री स्तनधारियों के व्यवहार को समझने का अवसर प्रदान करेगा, जिसका अर्थ है कि यह पिघलने वाली बर्फ और लोगों की बढ़ती गतिविधि के बीच जीवित रहने की संभावना को बढ़ाएगा।

मोरलैंड की परियोजना एआई प्रौद्योगिकी को जोड़ती है, अप्रैल और मई में उत्तरी अलास्का में ब्यूफोर्ट सागर के आसपास उड़ान भरने वाले एनओएए टर्बोप्रॉप पर उन्नत कैमरे, सील और ध्रुवीय भालू आबादी में व्यक्तियों की गणना करने के लिए तस्वीरों की स्कैनिंग और वर्गीकरण। अब डेटा को पहले की तरह महीनों के बजाय कुछ घंटों में समायोजित किया जा सकता है। एनओएए के एक सहयोगी, उनके सहयोगी मैनुअल कैस्टेलॉट, कुक बे के निचले हिस्से में बिखरे हुए उपकरणों से रिकॉर्ड के लिए इसी तरह के एल्गोरिदम लागू करने में सक्षम होंगे। यह जल्दी से समझने में मदद करेगा कि बेलुगा व्हेल की घटती आबादी ने सर्दियों को कैसे बिताया।

डेटा को वैज्ञानिकों द्वारा प्रमाणित किया जाएगा, सांख्यिकीय विश्लेषण किया जाएगा और जॉन कोर्टलैंड, एनओएए अलास्का के संसाधन संरक्षण के सहायक क्षेत्रीय प्रशासक जैसे विशेषज्ञों को भेजा जाएगा।


वैज्ञानिक मैनुअल कैस्टेलॉट (दाएं) समुद्र के नीचे से माइक्रोफोन इकट्ठा करने के लिए हर बसंत और पतझड़ में अलास्का के कुक बे में जाते हैं। उनकी टीम के साथ, वे उपकरण का परीक्षण करने वाले पहले थे, इसे तदनुसार समायोजित करना ताकि माइक्रोफोन सतह पर तैरने लगे। फिर वे उस पर सवार हो जाते हैं, उससे डेटा डाउनलोड करते हैं और उसे वापस समुद्र के तल पर भेजते हैं, जहां माइक्रोफ़ोन अगले छह महीनों तक सुनेंगे। (महासागर संरक्षण अनुसंधान के साथ डैनियल हुसन द्वारा फोटो)।

कौरलैंड्स जूनो कार्यालय पूरे राज्य और आसपास के पानी में समुद्री स्तनपायी संरक्षण और बहाली कार्यक्रमों की देखरेख करता है। यह संघीय एजेंसियों को निर्देश देने में भी मदद करता है जो विभिन्न परमिट जारी करते हैं या कोई कार्रवाई करते हैं जो संकटग्रस्त स्तनधारियों की आजीविका को प्रभावित कर सकते हैं।

बेरिंग सागर में मौजूद सील्स की चार प्रजातियों में से - लहतक, रिंगेड सील, स्पोटेड सील (लार्गा) और स्ट्राइप्ड सील (लायनफिश) - पहली दो ऐसी प्रजातियां हैं जो संख्या में घट रही हैं, यानी निकट भविष्य में वे विलुप्त होने के खतरे के तहत जानवरों की श्रेणी में आ सकती हैं। कुक स्ट्रेट में रहने वाली व्हेल व्हेल पहले से ही एक लुप्तप्राय प्रजाति है; इसकी जनसंख्या केवल 279 व्यक्तियों की है, जबकि 30 साल पहले इनकी संख्या लगभग एक हजार थी।

व्हेल व्हेल अलग-अलग समूहों में रहती है जो एक दूसरे से अलग-थलग हैं; ये समूह आपस में मिलते-जुलते नहीं हैं और अपने आवास को नहीं छोड़ते हैं। इसलिए, जैसा कि कैस्टेलॉट चेतावनी देता है, कि एक और आबादी बाद में विलुप्त होने का स्थान ले लेगी। “अन्य बेलुगा वहां नहीं बचेंगे, क्योंकि वे क्षेत्र से परिचित नहीं हैं। हम इस जैव विविधता को हमेशा के लिए खो सकते हैं।

कुरलैंड कार्यालय ने आबादी पर मानव गतिविधि के नकारात्मक प्रभाव को कम करने के लिए सिफारिशें विकसित की हैं, उदाहरण के लिए, क्षेत्र या परिवहन गतिविधि का निर्माण। वे इन स्तनधारियों और नर्सिंग संतानों को पार करने की अवधि के दौरान कुछ स्थानों पर इस तरह के काम को करने से इनकार करते हैं, लेकिन इन आवश्यकताओं में अक्सर समय पर डेटा की कमी होती है।

"हम कभी-कभी बुनियादी जानकारी भी नहीं रखते हैं, इसलिए इस तरह के डेटा प्राप्त करने से हमें इन आबादी की सुरक्षा के लिए संभावित प्रकार की प्रतिक्रियाओं की बहुत स्पष्ट तस्वीर मिल जाएगी," कुरलैंड ने कहा। "दोनों मामलों में, व्हेल और मुहरों के साथ, इस तरह की जानकारी को सबसे उन्नत विज्ञान द्वारा दर्शाया गया है, जो हमारे ज्ञान में अंतराल को भरने में सक्षम है।"


एरिन मॉरलैंड ने 2007 में अपना पहला अन्वेषण किया, एक आइसब्रेकर से हेलीकॉप्टर में उड़ान भरी। वैज्ञानिकों ने 90,000 तस्वीरों को एकत्र किया और केवल 200 मुहरों की तस्वीरें प्राप्त करने के लिए उन्हें डिक्रिप्टिंग करते हुए महीने बिताए। यह एक अत्‍यंत थकाऊ और श्रमसाध्य कार्य था, जो गलत आंकड़े देता है। (NOAA की फोटो सौजन्य)।

एआई परियोजना कई साल पहले शुरू हुई थी जब मॉरलैंड एनओएए सिएटल मरीन स्तनपायी प्रयोगशाला में कंप्यूटर स्क्रीन के सामने बैठी थी और लेक वाशिंगटन के पार, रेडमंड, वाशिंगटन में माइक्रोसॉफ्ट मुख्यालय पर विचार किया। उसने महसूस किया कि उसकी समस्या का कुछ तकनीकी समाधान होना चाहिए, लेकिन वह नहीं जानती थी कि मदद के लिए किसे मुड़ना है।

2018 में जूरी के सदस्य के रूप में सौभाग्य आया, उसने गलती से दो जूरी न्यायाधीशों को एआई के बारे में बात करते हुए सुना। उसने उन्हें अपने काम के बारे में बताया और इस तरह पृथ्वी के लिए माइक्रोसॉफ्ट एआई से डैन मॉरिस निकले। उन्होंने इस कार्य को समर हैकाथॉन पर डालने का सुझाव दिया, जब एक सप्ताह के लिए सॉफ्टवेयर डेवलपर्स और इंजीनियर विशिष्ट परियोजनाओं पर काम करने वाली टीमों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। इस मुद्दे पर काम करने के लिए चौदह Microsoft इंजीनियरों ने हस्ताक्षर किए हैं।

"वन्यजीव संरक्षण के क्षेत्र में, हजारों वैज्ञानिक एक दिनचर्या में लगे हुए हैं, चित्रों को देख रहे हैं और रिकॉर्डिंग सुन रहे हैं," मॉरिस ने कहा। - दूरस्थ उपकरण आपको विभिन्न प्रकार के डेटा एकत्र करने की अनुमति देते हैं, लेकिन वैज्ञानिकों को अभी भी इस पर पहेली बनानी है कि उनका उपयोग कैसे किया जाए। छवियों का अनावरण करने में बिताए गए वर्ष न केवल समय की बर्बादी हैं, बल्कि इस डेटा की प्रासंगिकता को खोने का भी मामला है। ”

मोरलैंड का विचार पहले दिखने की तुलना में अधिक जटिल निकला। जबकि तस्वीरों में लोगों को पहचानने के लिए कई मॉडल हैं, उनमें से कोई भी जवानों को नहीं मिला, खासकर जब वास्तविक समय की एरियल फोटोग्राफी। फिर भी, एनओएए विशेषज्ञों द्वारा वर्गीकृत किए गए सैकड़ों हजारों नमूने पहले मॉडल को पहचानने में मदद करते थे कि कौन सी तस्वीरें और ऑडियो रिकॉर्डिंग स्तनधारियों से संबंधित हैं।

"समस्या का हिस्सा यह था कि पहले से ही जमा बर्फ के डेटा के 20 टेराबाइट्स थे और लैपटॉप पर इस तरह के एक सरणी के साथ काम करना संभव नहीं था," मॉरिस कहते हैं। "हमने रोज हार्ड ड्राइव को सिएटल और रेडमंड में स्थानांतरित किया।" लेकिन बादल ने हमें एक बार में इस सभी सरणी के साथ काम करने और एआई मॉडल को प्रशिक्षित करने की अनुमति दी। इसलिए एज़्योर तकनीक की मदद से, हम डेटा समस्या का सामना कर रहे हैं। ”


क्या आप सील (बाएं) की इस हवाई तस्वीर पर भेद कर सकते हैं? थर्मल छवि देखें (दाईं ओर) और फिर पहली तस्वीर पर वापस जाएं - क्या आप उन्हें अब देखते हैं? एआई एनओएए वैज्ञानिकों को छवियों को छांटने में मदद करता है (एनओएए द्वारा प्रदान की गई तस्वीर, बर्फ पिघलने के दौरान अलास्का के तट पर कोत्जेब्यू खाड़ी में टिप्पणियों के आधार पर, जो सामान्य से अधिक एक साथ समूह को सील करती है)।

2007 में हेलीकॉप्टर द्वारा सीलों के लिए पहली हेलीकॉप्टर टोही निकाली गई। वैज्ञानिकों ने केवल 200 मुहरों को खोजने के लिए उन्हें स्कैन करने में लगभग 90,000 चित्र और महीने बिताए हैं। प्रक्रिया बहुत श्रमसाध्य थी, और परिणाम गलत थे।

सील अलग रहते हैं, जिससे चित्रों में उन्हें पहचानना मुश्किल हो जाता है। टोही का संचालन करना भी एक आसान काम नहीं है, क्योंकि विमान को काफी ऊंचा उड़ना चाहिए ताकि जानवर डरे नहीं और पानी में डुबकी न लगाएं, लेकिन दूसरी तरफ, उच्च-रिज़ॉल्यूशन शॉट्स प्राप्त करने के लिए पर्याप्त कम है जो वैज्ञानिकों को अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, आम मुहरों से चक्राकार सील को भेद करना। अलास्का की बारिश और बादल का मौसम डेटा संग्रह को और भी मुश्किल बना देता है।

उच्च ऊंचाई पर संशोधित विमानों पर थर्मल और रंगीन कैमरों के एक साथ उपयोग से बाद की टिप्पणियों में काफी सुधार हुआ। लेकिन इस स्थिति में भी, गंदे बर्फ के प्रभाव और इससे होने वाले प्रतिबिंबों ने तस्वीर में व्यक्तिगत जानवरों को भेद करना मुश्किल बना दिया।

एक अन्य समस्या मानव संसाधन की थी। 2016 में निगरानी के परिणामस्वरूप, थर्मल और रंगीन चित्रों की एक मिलियन जोड़ी प्राप्त की गई थी, जो पिछले सॉफ़्टवेयर को कम करके 316,000 सक्रिय साइटें थीं। वैज्ञानिकों को उन्हें मैन्युअल रूप से सॉर्ट करना और उन्हें वर्गीकृत करना था। इस पर काम करने वाले तीन कर्मचारियों के लिए, इसमें छह महीने लगे।


धारीदार सील, या शेरफिश, शायद ही कभी अशोक आता है। जब गर्मियों में बर्फ का पिघलना शुरू होता है, तो वे आर्कटिक महासागर में तैरते हैं जब तक कि एक बर्फ का क्षेत्र फिर से शरद ऋतु में नहीं बनता (फोटो एएए द्वारा प्रदान किया गया)।


लाहाटकों को समुद्र के तल पर अपनी आजीविका मिलती है, और लोहे के जमा उनके चेहरे (एनओएए द्वारा प्रदान की गई तस्वीर) को दाग देते हैं।


रिंगेड सील अपने शावकों को ध्रुवीय भालू से छिपाने के लिए बर्फ की गुफाओं का निर्माण करती है; ऐसे आश्रयों तक पहुंच केवल पानी (एनओएए द्वारा प्रदान की गई तस्वीर) से संभव है।


लार्गा, या मोटली सील, एक द्वीप की मुहर के समान है, लेकिन बाद के विपरीत, वे संतान पैदा करते हैं और तैरते हुए बर्फ पर पिघलते समय बिताते हैं, और जमीन पर नहीं (NOAA द्वारा प्रदान की गई तस्वीर)।

जब मॉरलैंड ने अपने सहयोगियों के साथ अपनी समस्याओं को हल करने के लिए एआई का उपयोग करने की परियोजना की क्षमताओं के बारे में जानकारी साझा की, तो यह पता चला कि कैस्टेलॉट को इसी तरह की समस्याओं का सामना करना पड़ा।


, . , : , , . , : , -. ( Daniela Huson with Ocean Conservation Research).

हर वसंत और शरद ऋतु, कैस्टेलॉट सिएटल से एंकोरेज के लिए उड़ान भरता है, एक नाव को समुद्र में ले जाता है, कुक बे के तल पर 15 बिंदुओं पर लगाए गए माइक्रोफोन निकालता है, उनसे डेटा अनलोड करता है और इस उपकरण को वापस समुद्र में फेंक देता है। शेष वर्ष के लिए, वे और टीम प्रत्येक ध्वनि को वर्गीकृत करने की कोशिश में खर्च करते हैं, यह निर्धारित करते हुए कि कौन सी सीटी और चीखें बेलुगा से संबंधित हैं, कौन से कूबड़ वाले व्हेल हैं, और कौन से हत्यारे व्हेल हैं, चाहे दहाड़ एक उड़ने वाले हवाई जहाज से आया या एक नौकायन जहाज से, और बर्फ तोड़ने से या टूटने से। निर्माण कार्य से।

स्वाभाविक रूप से, व्हेल संचार के विश्लेषण और डिकोडिंग के लिए लगभग कोई समय नहीं बचा है।
व्हेल को ध्वनि द्वारा निर्देशित किया जाता है, इकोलोकेशन का उपयोग करने के लिए, विशेष रूप से कुक बे में, जहां यह सबसे अधिक अंधेरा होता है और ग्लेशियरों के पिघलने से पानी और भी अधिक बादल बन जाता है। ध्वनि, जिसे पानी के नीचे कई बार प्रवर्धित किया जाता है, जानवरों को भटका सकता है और यह निर्धारित करने में असमर्थता पैदा कर सकता है कि नीचे की तरफ, झुंड का अनुसरण करने के लिए, शिकार को पकड़ने के लिए या किसी शिकारी को सुनने के लिए, उदाहरण के लिए, एक हत्यारा व्हेल। यदि शावक को मां द्वारा उत्सर्जित क्लिक और सीटी नहीं सुनाई देती है, तो वह पीछे रह सकता है और मर सकता है।

“मानव गतिविधियों से उत्पन्न ध्वनियाँ उन प्रमुख संकेतों को मुखौटा बनाती हैं जो व्हेल भोजन या एक दूसरे की खोज के लिए उपयोग करते हैं। यह भी नकारात्मक रूप से प्रजनन को प्रभावित करता है, और अगर वे संतान नहीं खा सकते हैं, तो वह पैदा नहीं कर सकता है, आबादी बढ़ाना असंभव है, ”कैस्टलॉट कहते हैं।

समस्या यह है कि कार्गो जहाज, साथ ही साथ सैन्य और वाणिज्यिक उड़ानों के लिए एंकोरेज एक महत्वपूर्ण केंद्र है। पोर्ट विस्तार का मतलब नए डॉक के लिए बवासीर के निचले भाग में ड्राइविंग करना भी है। कुक बे में अब सत्रह रिंग तेल पाइपलाइन हैं; इसके अलावा, ग्लेशियर के निकास की सफाई की आवश्यकता होती है ताकि शिपिंग चैनल चालू हों। शोर व्हिसल और व्हेल की चीख को बाहर निकालता है।


बेलुगाओं को कभी-कभी समुद्री कैनरी कहा जाता है क्योंकि वे जो आवाज़ करते हैं उसकी बड़ी मुखर रेंज होती है। (डेविड मेरोन फोटोग्राफी / गेटी इमेज द्वारा फोटो)।

Microsoft के सहयोग से, Castellot एल्गोरिदम का एक विश्वसनीय सेट विकसित करने में कामयाब रहा, जिसने रिकॉर्ड लॉग्स में मैन्युअल वर्गीकरण के लिए 99% पत्राचार दिखाया। समूह एक नई तकनीक विकसित कर रहा है जिससे इस प्रक्रिया को और भी अधिक कुशल बनाया जाना चाहिए।
जैसा कि जलवायु परिवर्तन मानव गतिविधियों को उत्तर की ओर विस्तृत करने की अनुमति देता है, केस्टेलोट के अनुसार, ऐसे काम अन्य व्हेल आबादी के लिए सुरक्षात्मक उपायों को लागू करने के लिए आवश्यक होंगे, जो आने वाले दशकों में ध्वनि प्रदूषण का सामना करने की संभावना है।

“कुक की बेलुगस एक बहुत छोटी आबादी बनाती है, जो कि अलास्का में लोगों के रहने के करीब केंद्रित है। इसलिए, विकास और विकास से संबंधित गतिविधियां उनके लिए एक बड़ा खतरा पैदा कर सकती हैं, कुरलैंड का कहना है। "जवान व्यापक खुले स्थानों में रहते हैं जहां मानव गतिविधि का प्रभाव कम होता है, इसलिए जलवायु परिवर्तन उनके लिए मुख्य खतरा बन जाता है, जो निश्चित रूप से कम करना अधिक कठिन होता है।" 

“सील की प्रजातियों का अध्ययन बर्फ पर उनके वंश के लिए फ़ीड और देखभाल करता है, जहां वे हर वसंत में पिघलने में खर्च करते हैं, इसलिए ये जानवर बर्फ की स्थिति पर अत्यधिक निर्भर हैं। लायनफ़िश, या धारीदार मुहरें, शायद ही कभी राख बनती हैं, और जब गर्मियों में बर्फ पिघलती है, तो वे समुद्र में तैरते हैं जब तक कि शरद ऋतु में बर्फ फिर से नहीं बन जाती। इस प्रकार, ग्लोबल वार्मिंग का आर्कटिक और उपनगरीय क्षेत्रों पर सबसे नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, ”मॉरिस कहते हैं।

उनकी राय में, सील आबादी और उसके वितरण पर डेटा का विश्लेषण यह समझने में पहला कदम उठाना संभव बनाता है कि वे पर्यावरणीय परिवर्तनों से निपटने के लिए कैसे प्रयास कर रहे हैं और उन्हें जीवित रहने की आवश्यकता क्या है।


व्हेल व्हेल केवल आर्कटिक महासागर और आस-पास के समुद्रों में रहती है, उदाहरण के लिए, बेरिंग सागर में (डेविड मैरोन फोटोग्राफी / गेटी इमेज द्वारा फोटो)।

"हम परिवर्तन के समय में रहते हैं, और हमें अपने प्राकृतिक संसाधनों की रक्षा के लिए अपनी सारी शक्ति की आवश्यकता होती है," टॉम ग्रे कहते हैं, एक स्थानीय जनजाति का एक प्रतिनिधि जो जाल के माध्यम से पूर्वी बेरिंग सागर में बेलुगा व्हेल पकड़ता है। अपने ज्ञान और अनुभव के साथ, उन्होंने कुक की खाड़ी में व्हेल को पकड़ने और उन पर सक्शन कप सेंसर स्थापित करने के लिए कास्टेलोट टीम को पर्याप्त सहायता प्रदान की।

जब ग्रे छोटा था और नोम (अलास्का) में रहता था, तो उसने कहा, “उत्तर-पश्चिम मार्ग में हमारे पास कोई जहाज नहीं था। "सैकड़ों जहाज एक वर्ष में गुजर रहे हैं, और सबसे अधिक संभावना है कि निकट भविष्य में हजारों होंगे।"

“अलास्का में, हमारे पास बेलुगा व्हेल, मूस, कैनेडियन हिरण, ये सभी अद्वितीय जानवर हैं जिनके बारे में हम अक्सर बात करते हैं। लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि हमारे लोगों के पास इन जानवरों की आबादी के स्वास्थ्य को बनाए रखने के लिए आवश्यक सब कुछ है। अब हम लड़ाई हार रहे हैं, और यह संभावना है कि ये प्रजातियां हमेशा के लिए गायब हो जाएंगी। हमें इन जानवरों की रक्षा करने और उन्हें पृथ्वी के चेहरे से गायब होने से बचाने के लिए वैज्ञानिकों और इनोवेटरों की आवश्यकता है। ”