Фондацията Khaled Bin Sultan Living Oceans си партнира с НАСА, за да ускори картографирането на световните коралови рифове.
Кораловите рифове са в криза. Коралите са древна форма на живот и поради рифовете, които изграждат, оцеляването на безброй други организми се основава на здрави коралови екосистеми. Но кораловите рифове умират с тревожна скорост. Светът е загубил повече от половината от своите рифове през последните 40 години. Остатъкът може да бъде загубен до края на века, ако усилията за опазване на рифовете не постигнат бързи победи. За да запазите нещо, първо трябва да знаете къде е и колко ви е останало. Това беше трудно да се проследи за кораловите рифове, тъй като те са скрити под вълните, но това се променя, тъй като учените разработват нови технологии за картографиране на коралови рифове от космоса.
За да се справи с това предизвикателство, Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation (KSLOF) си партнира с изследователския център Ames на НАСА в Силиконовата долина на Калифорния, за да използва обширните данни с висока разделителна способност на Фондацията за рифове, за да разшири възможностите на НАСА за картографиране на корали. Това партньорство ще позволи на НАСА да създаде карти на всички коралови рифове в света и да проследи как рифовете се променят във времето, давайки на учените по света необходимата представа за справяне с кризата с кораловите рифове.
Споразумението за Космическия акт с Фондацията за живи океани на Халед бин Султан дава на НАСА достъп до данни от фондацията Глобална рифова експедиция, едно от най-големите проучвания на корали, завършвани някога. Партньорството ще използва този масивен набор от данни във връзка с невронната мрежа NeMO-Net и суперкомпютъра Pleiades в Ames, който захранва NeMO-Net. Проектът NeMO-Net има за цел да картографира и проследи здравето на световните коралови рифове, за да ни даде най-добрия поглед под вълните, които някога сме имали. Използвайки нов революционен инструмент за дистанционно наблюдение, FluidCam на НАСА, способни да виждат под океанските вълни без изкривяване, кораловите рифове могат да бъдат изследвани в сантиметров мащаб в 3D от дронове и самолети. NeMO-Net използва данни от този инструмент от следващо поколение, за да класифицира коралите по света. С тази комбинация от инструменти и информация, картите на NeMO-Net ще станат по-точни, давайки на изследователите и ръководителите на околната среда по-добра информация за това какво се случва с кораловите рифове и как да ги защитят в момент, когато изпитват безпрецедентен антропогенен натиск.
За да събере набор от данни, който ще обучи невронната мрежа NeMO-Net, Living Oceans Foundation прекара десет години в картографиране и проучване на коралови рифове в Global Reef Expedition. Тази изследователска мисия обиколи земното кълбо в опит да се справи с кризата с кораловия риф. В него участваха стотици учени, които прекараха десетки хиляди часове под вода, изследвайки коралови рифове в Атлантическия, Тихия и Индийския океан, както и в Червено море. В допълнение към научните доклади за състоянието на рифовете, експедицията доведе до създаването на 65,000 XNUMX квадратни километра карти на местообитанията на кораловите рифове с висока разделителна способност — или около една пета от кораловите рифове в света.
„Когато Фондацията стартира Global Reef Expedition през 2006 г., това беше невероятно амбициозно начинание. Изобретявахме технологията, докато вървяхме, откривайки нови начини за картографиране на коралови рифове, използвайки сателитни изображения и проверени с данни, взети на място“, каза Сам Пуркис, главен учен на KSLOF, както и професор и председател на катедрата по морски геонауки в Училището по морски и атмосферни науки Розенстил към университета в Маями. Пуркис ръководи усилията на Фондацията за картографиране на коралови рифове в Global Reef Expedition и е развълнуван да види как НАСА използва данните на Фондацията, за да изведе картографирането на кораловите рифове на следващото ниво. „Това променя играта“, каза Пуркис. „Новите технологии за изображения и суперкомпютрите на НАСА драматично променят пейзажа на това, което е възможно по отношение на картографирането на кораловите рифове.“
Чрез невронни мрежи и машинно обучение НАСА автоматизира процес, който е отнел години на екип от учени на KSLOF да направи сам. Но цялата тази автоматизация изисква огромни количества данни за обучение, данни, които НАСА не разполагаше, но KSLOF събра в Глобалната рифова експедиция. НАСА е придобила някои от данните, от които се нуждае, с помощта на десетки хиляди граждански учени по света, играейки Игра NeMO-Net, интерактивна гражданска научна видео игра, в която играчите идентифицират и класифицират корали от 3D изображения на рифовете. Глобалният набор от данни, който KSLOF предоставя на агенцията, включително всички карти на местообитанията на кораловите рифове, създадени по време на Global Reef Expedition, ще валидират данните за наземно обучение, от които се нуждаят, за да картографират точно кораловите рифове от сателитни изображения в глобален мащаб.
„Ако използвате задълбочено обучение или машинно обучение, качеството на данните, които използвате, е от огромно значение“, каза Александра Демпси, директор по управление на науката в KSLOF. „Фондацията разполага със златен стандартен набор от данни за обучение на нещо като дълбоко обучение, защото знаем, че е правилно – взехме кораб и всъщност отидохме там.“ Единственият начин да съберете много точен глобален набор от данни е да отидете на терен. „Когато започнахме GRE, нямахме представа, че нашите данни могат да бъдат използвани по този начин, технологията се разви толкова бързо, но знаехме, че събираме ценни данни, които трябва да издържат изпитанието на времето.“
Проблемът за науката за кораловите рифове е, че по-голямата част от световните рифове са толкова отдалечени, че учените не могат да стигнат до там или не могат да стигат там често. В момента единственият начин да видите как рифовете се променят с течение на времето е чрез водолази с SCUBA, което е скъпо, отнема много време и може да бъде опасно и подложено на пристрастия. „С тези данни в ръцете на НАСА, сега изведнъж не е нужно да ходите на терен, можете да картографирате коралови рифове от космоса. Какъв принос към опазването става това“, каза Пуркис. Използвайки стари сателитни изображения, НАСА не само ще може да запише какви са рифовете днес, но и да проследи как се променят с времето. Картите на НАСА вероятно ще станат още по-точни в бъдеще, тъй като сателитите се изстрелват в орбита с новата технология, която програмата NeMO-Net разработва, за да вижда под вълните.
„Тези карти ще бъдат невероятно ценни за опазването на кораловите рифове“, каза Демпси, която е прекарала цялата си кариера в работа по науката и опазването на кораловите рифове. „Наистина е трудно да се разработят ефективни стратегии за опазване, като морски защитени зони, ако не знаете какво опазвате. Тези карти запълват тази празнина и имат потенциала да облагодетелстват екосистемите на кораловите рифове и хората, които зависят от тях, за поколения напред."
