Flora Incognita – künstliche Intelligenz revolutioniert die Pflanzenbestimmung

Artenkenntnis ist eine grundlegende Voraussetzung für den Schutz der biologischen Vielfalt. Immer weniger Menschen können jedoch heute einzelne Arten sicher erkennen und ihr Vorkommen in einen ökologischen Zusammenhang stellen – besonders heimische Wildkräuter sind für Laien schwer zu unterscheiden. Wenn wir die Natur schützen und nachhaltig nutzen wollen, braucht es dieses Wissen jedoch. Mit den schwindenden Kenntnissen über Tiere, Pflanzen nimmt auch die Bereitschaft ab, sich für Natur- und Umweltschutz einzusetzen. Wie soll man für den Schutz der Vielfalt von Arten werben, wenn der existierende Artenreichtum gar nicht erkannt wird? Gleichzeitig steigt das Interesse für digitale Medien. Technische Entwicklungen beeinflussen bereits in vielen Lebensbereichen unsere Art zu lernen. Dies ist die Schnittstelle, an die wir mit dem „Flora Incognita“-Projekt anknüpfen. Wir entwickeln ein Verfahren zur automatischen, interaktiven Pflanzenbestimmung mit Smartphones. Unter dem Motto „Computerwissenschaften treffen auf Natur“ arbeitet ein interdisziplinäres Team aus den Fachbereichen Botanik, Informatik, Physik und Medienwissenschaften an einer Lösung, um Pflanzenbestimmung einfacher und schneller für Menschen jeden Alters und jeden Grad an Vorwissen verfügbar zu machen – und somit das Bewusstsein für die noch vorhandene Artenvielfalt zu stärken.

Wer kennt die Situation nicht? Beim Wandern entdecken Sie eine Pflanze, über die Sie gern mehr erfahren würden. Wie heißt die Pflanze, ist sie giftig oder steht sie womöglich unter Naturschutz? Ein Bestimmungsbuch haben Sie entweder nicht dabei oder Sie finden herkömmliche Bestimmungsliteratur zu komplex und aufgrund der Verwendung zahlreicher Fachtermini zu schwierig. Rasante Fortschritte im Bereich des maschinellen Lernens in Kombination mit der ständigen Verfügbarkeit von mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets machen es heutzutage möglich, die Bestimmung von Pflanzen deutlich zu vereinfachen. Die Flora Incognita App zeigt eindrücklich, wie einfach heute Pflanzenbestimmung sein kann. Mit der Kamera des Smartphones fotografieren Sie die Blüte, dann das Blatt und in Sekundenschnelle erhalten Sie einen Vorschlag zum Namen der Pflanze sowie weiterführende Informationen. Die kostenlose App erlaubt Pflanzenbestimmung für jedermann und überall.

Das System basiert auf der Analyse multimodaler Daten. Hierfür kommen modernste Methoden des Maschinellen Lernens zum Einsatz. Je nach Lebensform der Pflanze (Kraut, Gras, Baum oder Farn) braucht das aktuelle System eins bis drei charakteristische Fotos, um die Pflanze zu identifizieren. Die Bilder werden anhand eines neuronalen Netzwerkes auf den Servern der Technischen Universität Ilmenau klassifiziert. Dafür wird eine maschinell optimierte, tieflernende Netzwerktopologie mit 88,9 Millionen Parametern verwendet, die auf einem extrem umfangreichen Datensatz von aktuell mehr als 1,7 Millionen Pflanzenbildern trainiert wird. Desweiteren wird der Standort sowie das Aufnahmedatum der Beobachtung einer Pflanze bei der automatischen Erkennung einbezogen: ein Wahrscheinlichkeitsmodell berechnet daraus die vorkommenden Pflanzenarten und vereint diese Informationen mit dem Ergebnis der Bilderkennung. Nutzerinnen und Nutzer erhalten neben der bestimmten Pflanzenart weitere Information wie Merkmale, Verbreitung und Schutzstatus in Form eines Steckbriefs.

Die Flora Incognita App ist seit Frühjahr 2018 öffentlich verfügbar. Nicht nur Laien verwenden Flora Incognita, auch in botanischen Fachkreisen wird die App positiv bewertet. Nach Einschätzung von Experten hat die Flora Incognita Apps das Potential ein weitverbreitetes Werkzeuge zur Bestimmung der europäischen Flora zu werden und qualifizieren sich damit auch für den Einsatz in Schulen, Universitäten und andern Bildungseinrichtungen.

Bezug zur biologischen Vielfalt:

Mit dem Fehlen solider Artenkenntnis tritt die Bedeutung des Arten- und Biotopschutzes in der Bevölkerung vermehrt in den Hintergrund. Traditionelle Artbestimmung ist die für Laien oft schwer und frustrierend. Mit der Flora Incognita App kann dieser Bestimmungprozess vereinfacht und damit einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Dies kann dazubeitragen, dass Menschen sich aktiv für die Natur interessieren, mehr Naturverständnis entwickeln und sich für den Erhalt der biologischen Vielfalt einsetzen


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Dokumente

Ausführliche Projektbeschreibung in der Zeitschrift für Naturschutz und Landschaftspflege in Thüringen

 

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Zusebau der TU Ilmenau

Helmholtzplatz 5
98693 Ilmenau

Öffnungszeiten: nach Vereinbarung

Herr Prof Patrick Mäder

http://www.floraincognita.com/de/

 

Weitere Infos

Technische Universität Ilmenau und Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena
Ilmenau

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