Trí tuệ nhân tạo (AI) đang được ứng dụng rộng rãi để theo dõi đa dạng sinh học và tăng cường các nỗ lực giúp đỡ những loài có nguy cơ tuyệt chủng.
Tiềm năng của trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực bảo tồn động vật
Không giống như các phương pháp thông thường có thể phá vỡ hệ sinh thái hoặc đòi hỏi thời gian, công sức và nguồn lực đáng kể, trí tuệ nhân tạo có khả năng phân tích lượng lớn dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả trong thế giới thực.
Hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể xác định các loài chim từ các bản ghi âm thanh của rừng nhiệt đới. (Ảnh: Ulrich Hollmann/Getty).
Các giải pháp dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) cung cấp cho các nhà bảo tồn trên thế giới những công cụ chưa từng có để giúp xác định, giám sát, theo dõi và cuối cùng là bảo vệ động, thực vật hoang dã.
Wildlabs.net (mạng lưới bảo tồn động vật hoang dã ứng dụng công nghệ thông tin) gần đây đã đưa ra một báo cáo, trong đó trí tuệ nhân tạo là 1 trong 3 công nghệ mới nổi hàng đầu trong lĩnh vực bảo tồn.
Báo cáo nhận định: “AI có thể học cách xác định bức ảnh chụp loài quý hiếm trong hàng nghìn kết quả, hoặc nhận diện chính xác tiếng kêu của động vật sau hàng giờ ghi âm tại hiện trường, giúp giảm đáng kể lao động thủ công để thu thập dữ liệu bảo tồn”.
AI hiện đang phát huy khả năng của mình trong việc bảo vệ nhiều loài động vật quý hiếm như cá voi lưng gù, báo tuyết, gấu túi,… Đồng thời hỗ trợ công việc của các nhà khoa học, nhà nghiên cứu và kiểm lâm trong các nhiệm vụ quan trọng: từ chống săn trộm đến giám sát các loài. Với các hệ thống học máy (machine learning), sử dụng thuật toán và mô hình để học, hiểu và thích ứng, trí tuệ nhân tạo có thể thực hiện công việc của hàng trăm người, đạt được kết quả nhanh hơn, tiết kiệm chi phí hơn và hiệu quả hơn.
Việc sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo trong bảo tồn động vật cũng có thể tạo ra nhận thức trong cộng đồng về tình trạng của các loài động vật và sự cần thiết của việc bảo vệ chúng.
Trí tuệ nhân tạo thúc đẩy những khám phá quan trọng về đa dạng sinh học
Ông Carl Chalmers, người nghiên cứu về máy học tại tổ chức phi lợi nhuận Conservation AI (có trụ sở tại Liverpool, Anh) sử dụng công nghệ AI cho nhiều dự án sinh thái khác nhau, cho biết: "Nếu không có AI, chúng ta sẽ không bao giờ đạt được các mục tiêu của Liên Hợp Quốc trong việc bảo vệ các loài có nguy cơ tuyệt chủng".
Các loài đang biến mất với tốc độ nhanh hơn hàng trăm đến hàng nghìn lần so với hàng triệu năm trước, Theo số liệu thống kê, khoảng 1 triệu loài đang trên bờ vực tuyệt chủng. Năm 2020, Liên Hợp Quốc đã đặt mục tiêu bảo vệ ít nhất 30% đất đai và đại dương trên Trái đất vào cuối thập kỷ này.
Ông Nicolas Miailhe, người sáng lập The Future Society - một tổ chức phi lợi nhuận quốc tế nhằm mục đích quản lý trí tuệ nhân tạo tốt hơn, có trụ sở tại Paris - cho biết, AI "không hoàn hảo" nhưng có thể thúc đẩy những khám phá quan trọng.
Các công cụ AI có thể phân tích cảnh quay video và hình ảnh tĩnh để xác định và theo dõi hoạt động vật hoang dã. (Ảnh: AGAMI/Alamy).
Nhà sinh thái học Jörg Müller tại Đại học Würzburg, Đức và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng các công cụ trí tuệ nhân tạo có thể giúp định lượng đa dạng sinh học trong các khu rừng nhiệt đới bằng cách xác định các loài động vật từ các bản ghi âm.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu đã sử dụng AI để phân tích âm thanh của động vật ở Chocó - một khu vực ở Ecuador nổi tiếng với sự đa dạng loài phong phú.
Họ đặt máy ghi âm ở 43 địa điểm đại diện cho các giai đoạn phục hồi khác nhau của tự nhiên: những khu rừng chưa bị con người tác động, những khu vực rừng đã bị chặt phá nhưng sau đó bỏ hoang và bắt đầu tái sinh, những khu vực đất rừng bị phá sau đó trở thành đồn điền ca cao và đồng cỏ. Họ đã đưa các tập tin âm thanh cho các chuyên gia và xác định được 183 loài chim, 41 loài lưỡng cư và 3 loài động vật có vú.
Các nhà nghiên cứu cũng cung cấp bản ghi âm của họ cho một loại mô hình AI gọi là mạng thần kinh tích chập (CNN), vốn được phát triển để xác định âm thanh của loài chim. Nhà sinh thái học Müller cho biết, trí tuệ nhân tạo đã sẵn sàng để xác định các loài động vật ở vùng nhiệt đới toàn diện hơn chỉ dựa vào âm thanh. Tất cả những gì cần thiết là có thêm nhiều dữ liệu đào tạo do con người thu thập.
Các nhà nghiên cứu tại Conservation AI đã phát triển các mô hình có thể quét qua các cảnh quay và hình ảnh từ máy bay không người lái hoặc bẫy ảnh để xác định động vật hoang dã, bao gồm cả các loài cực kỳ nguy cấp và theo dõi chuyển động của động vật.
Họ đã xây dựng một nền tảng trực tuyến miễn phí sử dụng công nghệ này để tự động phân tích hình ảnh, tệp video hoặc âm thanh, bao gồm dữ liệu từ cảnh quay bẫy camera thời gian thực và các cảm biến khác mà người dùng được phê duyệt có thể tải lên. Người dùng có tùy chọn nhận thông báo qua e-mail khi phát hiện một loài quan tâm trong đoạn phim họ đã tải lên.
Cho đến nay, tổ chức Conservation AI đã xử lý hơn 12,5 triệu hình ảnh và phát hiện hơn 4 triệu cá thể động vật thuộc 68 loài, bao gồm tê tê có nguy cơ tuyệt chủng ở Uganda, khỉ đột ở Gabon và đười ươi ở Malaysia.
Nhà nghiên cứu Paul Fergus cho biết: "Nền tảng này có thể xử lý hàng chục nghìn hình ảnh mỗi giờ, trái ngược với con người chỉ có thể xử lý tốt nhất vài nghìn hình ảnh. Tốc độ xử lý dữ liệu của AI có thể cho phép các nhà bảo tồn bảo vệ các loài dễ bị tổn thương khỏi các mối đe dọa bất ngờ - chẳng hạn như săn trộm và hỏa hoạn - một cách nhanh chóng".
Cùng với việc giám sát đa dạng sinh học trong thời gian thực, trí tuệ nhân tạo có thể được sử dụng để mô hình hóa tác động của các hoạt động của con người lên hệ sinh thái và tái hiện lại những thay đổi lịch sử. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng AI để khám phá sự suy thoái môi trường trong một thế kỷ trong hệ sinh thái nước ngọt đã dẫn đến mất đa dạng sinh học như thế nào.
Bà Luisa Orsini - nhà nghiên cứu hệ thống sinh học tiến hóa tại Đại học Birmingham, Vương quốc Anh, cho biết: "Dữ liệu dài hạn có vai trò then chốt để liên kết những thay đổi về đa dạng sinh học với thay đổi môi trường và xác định các mục tiêu bảo tồn có thể đạt được".
Bà Orsini và các đồng nghiệp đã phát triển một mô hình liên kết đa dạng sinh học với những thay đổi lịch sử môi trường bằng cách sử dụng AI. Nhóm nghiên cứu đã thu được vật liệu di truyền bị thực vật, động vật và vi khuẩn để lại trong trầm tích của một hồ nước trong thế kỷ qua. Các lớp trầm tích được xác định niên đại và DNA môi trường được chiết xuất để giải trình tự.
Sau đó, các nhà khoa học kết hợp những dữ liệu này với thông tin khí hậu từ trạm thời tiết và dữ liệu ô nhiễm hóa học từ các phép đo trực tiếp và khảo sát quốc gia, sử dụng trí tuệ nhân tạo được thiết kế để xử lý nhiều loại thông tin khác nhau. Mục đích là xác định mối tương quan giữa tình trạng hỗn loạn của dữ liệu.
Theo bà Orsini, lợi ích chính của việc sử dụng AI là nó không có giả thuyết và được điều khiển bằng dữ liệu. Trí tuệ nhân tạo học hỏi từ dữ liệu trong quá khứ và dự đoán xu hướng tương lai về đa dạng sinh học với độ chính xác cao.
Trí tuệ nhân tạo giúp theo dõi sự biến đổi của quần thể động vật trong khu vực
Tại Vương quốc Anh, AI lần đầu tiên được sử dụng để giúp tìm hiểu về tình trạng và nguyên nhân dẫn đến số lượng quần thể nhím giảm.
Hình ảnh của các loài động vật có vú trải dài khắp nơi trên đất nước, từ các công viên đô thị, khu vườn riêng đến rừng cây và đất nông nghiệp, sẽ được camera ghi lại và sau đó qua AI được đào tạo để phân biệt động vật hoang dã và con người.
Trí tuệ nhân tạo được sử dụng để đưa ra ước tính về quần thể nhím ở các môi trường sống khác nhau trên khắp nước Anh. (Ảnh: Denis Charlet/AFP/Getty Images)
Bằng cách này, Chương trình Giám sát nhím quốc gia (NHMP) của Anh hy vọng sẽ đưa ra ước tính về quần thể nhím ở các môi trường sống khác nhau trên toàn nước Anh, từ đó nhận thấy sự biến đổi của chúng qua từng năm.
Các tổ chức như Hiệp hội Bảo tồn nhím Anh (BHPS) cho biết việc này sẽ cung cấp những hiểu biết quan trọng về các yếu tố gây giảm số lượng nhím và cho phép các nhà bảo tồn thực hiện các biện pháp cần thiết để đảo ngược tình hình này.
Tiến sĩ Henrietta Pringle - điều phối viên của NHMP tại PTES chia sẻ, trước đây, việc nghiên cứu và giám sát nhím gặp nhiều khó khăn và hạn chế, nhưng bây giờ, nhờ vào công cụ AI, nó trở nên dễ dàng hơn. Điều này cực kỳ hữu ích cho việc bảo tồn loài nhím lâu dài.