KI in der maritimen Wirtschaft und bei Naturschutzmaßnahmen

Die maritime Industrie ist ein Eckpfeiler der Weltwirtschaft. Sie ermöglicht den internationalen Handel, trägt durch die kommerzielle Fischerei zur Ernährungssicherheit bei und sichert weltweit Millionen von Arbeitsplätzen. Im Laufe der Zeit hat sich diese Branche erheblich weiterentwickelt und fortschrittliche Technologien integriert, um Effizienz und Nachhaltigkeit zu steigern.

Die Meeresschutzarbeit konzentrierte sich zunächst auf einfache Beobachtungsstudien. Mit der Zeit kamen anspruchsvollere Methoden wie Fernerkundung, genetische Analysen und die Modellierung von Ökosystemen hinzu. Aus einfachen Schutzgebieten wurden umfassende Konzepte der marinen Raumplanung, zu denen die Einrichtung von Meeresschutzgebieten (MPAs) und die Wiederherstellung wichtiger Lebensräume gehören. Heute wird künstliche Intelligenz (AI) eingesetzt, um die marine Artenvielfalt wirksamer zu überwachen und zu schützen.

AI kann die Fischerei verändern, indem sie Herausforderungen wie Überfischung, illegale Fischerei und Umweltbelastungen angeht. Darüber hinaus kann AI eine wichtige Rolle beim Schutz der Meere spielen – von der Überwachung geschützter Unterwassergebiete bis hin zur Unterstützung der Meeresforschung.

Dieser Artikel beleuchtet, wie AI die maritime Industrie verändert, und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen auf die Fischerei und den Schutz der Meere. Dabei werden sowohl die Vorteile als auch die damit verbundenen Herausforderungen aufgezeigt.

AI in der Fischerei#

Technologie hat in der maritimen Industrie schon immer eine entscheidende Rolle gespielt. Von Bordausrüstung wie Radar bis hin zur Entwicklung fortschrittlicher Navigationssysteme hat die maritime Welt kontinuierlich neue Technologien eingesetzt, um verschiedene Abläufe zu verbessern und zu vereinfachen. Trotz dieser Fortschritte steht die Branche weiterhin vor mehreren Herausforderungen. Wie kann AI also helfen?

In diesem Abschnitt behandeln wir einige Herausforderungen der Fischerei und zeigen, wie KI-Technologien zur Lösung beitragen können. Derzeit steht die Fischerei vor zahlreichen Problemen, darunter:

Beifang#

Beifang bezeichnet den unbeabsichtigten Fang von Arten, auf die nicht gezielt gefischt wird. Er kann Ökosystemen schaden und Ressourcen verschwenden. Einem Bericht zum Beifang zufolge könnte der weltweite Beifang 40 % des gesamten Fangs ausmachen – insgesamt 63 Milliarden Pfund pro Jahr. Diese enorme Menge an Beifang kann zum Tod vieler nicht gezielt gefangener Arten führen, marine Ökosysteme stören und Ressourcen verschwenden.

Computer-Vision-Modelle wie Ultralytics YOLOv8 können beispielsweise dazu beitragen, dieses Problem zu mindern. Durch die Integration dieser KI-Modelle mit Kameras an Fanggeräten lassen sich Zielarten und Nichtzielarten in Echtzeit erkennen und unterscheiden. Die Modelle können für Aufgaben wie die Objekterkennung und Segmentierung trainiert werden, um Fischereibetrieben unmittelbar Rückmeldung zu geben. So können sie ihre Methoden anpassen und den Beifang reduzieren.

Abb. 1. Ultralytics YOLOv8 erkennt verschiedene Meeresarten.

Bestandsbewertung und -management#

Eine genaue Einschätzung der Fischbestände ist für eine wirksame Bewirtschaftung der Fischerei unerlässlich, doch herkömmliche Methoden sind oft langsam und ungenau. KI-Modelle können große Datensätze aus Quellen wie Unterwasserdrohnen, Sonar und Fernerkundung verarbeiten und zuverlässige Schätzungen der Fischbestände liefern. Das hilft dabei, angemessene Fangquoten festzulegen und Bestände wirksamer zu bewirtschaften.

Ein weiteres Beispiel dafür, wie Modelle wie YOLOv8 die Bestandsbewertung und -bewirtschaftung unterstützen können, ist das Verfolgen und Zählen von Fischbeständen in Echtzeit. Durch die Analyse von Unterwasseraufnahmen können diese Modelle verschiedene Arten präzise erkennen und zählen und so wichtige Daten für die Bewirtschaftung der Fischbestände liefern.

Abb. 2. YOLOv8 verfolgt und zählt Fische.

Plastikverschmutzung#

Die Plastikverschmutzung der Meere gehört zu den größten Problemen für das marine Leben. Sie verursacht erhebliche Schäden an Lebensräumen wie Korallenriffen und Seegraswiesen und schadet Meerestieren. Einem Bericht der Meeresschutzorganisation Surfers Against Sewage zufolge gelangen jedes Jahr schätzungsweise 12 Millionen Tonnen Plastik ins Meer.

KI kann eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung dieses Problems spielen, indem sie Plastikgegenstände im Meer schnell und präzise erkennt und so rechtzeitige Reinigungsaktionen ermöglicht. Dieser vorausschauende Ansatz kann die Umweltbelastung mindern und marine Ökosysteme wirksamer schützen.

Abb. 3. Bildverarbeitung erkennt Plastikverschmutzung.

AI und Meeresschutz#

Meeresschutz umfasst den Schutz und Erhalt von Meeresökosystemen und dem Leben im Meer. Dazu gehören zahlreiche Bereiche und Aufgaben – von der Meeresforschung über die Wiederherstellung von Lebensräumen und die Bekämpfung der Verschmutzung bis hin zum Schutz von Arten. Nachdem wir die Rolle von AI in der Fischerei betrachtet haben, sehen wir uns nun an, wie AI wesentlich zum Meeresschutz beitragen kann.

Überwachung geschützter Unterwassergebiete#

KI-Technologie verändert die Überwachung von Meeresschutzgebieten. KI-gestützte automatische Systeme ermöglichen es Meeresschützenden, Daten effizienter und genauer zu erfassen und zu analysieren. Mit diesen fortschrittlichen Werkzeugen können wir große Meeresgebiete hochauflösend überwachen und Daten aus entfernten Quellen wie Sensoren und Satelliten schnell verarbeiten.

AI kann beispielsweise Satellitenbilder und Sensordaten schnell analysieren, um Muster zu erkennen, die auf Umweltveränderungen oder menschliche Aktivitäten hindeuten – etwa illegale Fischerei oder Ölverschmutzungen, die diesen Schutzgebieten und dem marinen Ökosystem insgesamt schaden könnten. Diese Technologie verbessert unsere Möglichkeiten, den Zustand von Meeresschutzgebieten (MPAs) zu erhalten, und ermöglicht rechtzeitige Maßnahmen sowie wirksamere Schutzbemühungen. Ocean Mind, eine gemeinnützige Organisation mit Sitz im Vereinigten Königreich, half über einen Zeitraum von fünf Jahren erfolgreich dabei, potenzielle Risiken durch illegale, nicht gemeldete und unregulierte Fischerei (IUU) im Meeresschutzgebiet der Pitcairn-Inseln zu erkennen.

Abb. 4. Computer Vision überwacht die Meeresumwelt.

Unterstützung der Meeresforschung#

AI-Technologie wird zu einem wichtigen Werkzeug in der Meeresforschung. Sie bietet vielfältige Möglichkeiten, unser Verständnis mariner Ökosysteme und deren Bewirtschaftung deutlich zu verbessern. Hier sind einige wichtige Anwendungsbereiche, in denen AI die Meeresforschung unterstützen kann:

• Bewertung der Artenvielfalt: KI-gestützte Bild- und Tonanalysen können marine Arten anhand von Fotos, Videos und akustischen Aufnahmen präzise identifizieren. Diese Technologie ist entscheidend, um Artenbestände zu verfolgen und die Artenvielfalt zu bewerten. KI kann außerdem detaillierte Karten mariner Lebensräume erstellen, ökologisch wichtige Gebiete hervorheben und Regionen kennzeichnen, die Schutzmaßnahmen benötigen.
• Verbesserung prädiktiver Modelle: AI kann Algorithmen des maschinellen Lernens nutzen, um prädiktive Modelle zu erstellen, die Veränderungen in marinen Ökosystemen vorhersagen. Diese Modelle können Forschenden helfen, die Auswirkungen von Umweltbelastungen wie dem Klimawandel und der Verschmutzung vorherzusehen und zu mindern. The Ocean Cleanup, eine gemeinnützige Organisation, die sich auf die Beseitigung von Plastik im Meer konzentriert, arbeitete mit Deeper Insights zusammen, um ein fortschrittliches AI-System zur Erkennung und zum Schutz des Lebens im Meer zu entwickeln. Dieses System soll auch Modelle zur prädiktiven Analyse mariner Ökosysteme umfassen.

Insgesamt trägt KI wesentlich dazu bei, Naturschutzmaßnahmen zu verbessern, indem sie die Effizienz und Wirksamkeit der Datenverarbeitung und -verwaltung steigert. Durch die Automatisierung der Erfassung und Analyse ökologischer Daten verkürzt KI die Zeit, die benötigt wird, um Felddaten in umsetzbare Erkenntnisse zu verwandeln. So können Verantwortliche im Naturschutz schnell fundierte Entscheidungen treffen, notwendige Maßnahmen in Echtzeit anpassen und Ressourcen besser zuweisen.

Die Bedeutung von AI in der maritimen Industrie#

Wenn wir die Rolle der KI in der maritimen Branche untersuchen, müssen wir sowohl ihre Vorteile als auch ihre Herausforderungen berücksichtigen. KI ermöglicht eine bessere Überwachung, genauere Daten und nachhaltigere Verfahren, bringt aber auch hohe Kosten, ethische Bedenken und eine starke Abhängigkeit von Technologie mit sich. Sehen wir uns die Vor- und Nachteile an, um die gesamten Auswirkungen der KI auf die maritime Branche zu verstehen.

Beginnen wir mit einigen wichtigen Vorteilen:

Verbesserte Überwachung und Durchsetzung#

• Echtzeitverfolgung und Einhaltung von Vorschriften: KI kann die Fähigkeit der Behörden verbessern, Schiffsbewegungen in Echtzeit zu verfolgen und die Einhaltung von Vorschriften zu überwachen. Dazu gehört auch die Erkennung illegaler Fischerei.
• Umfassende Datenanalyse: AI kann Daten von Satelliten, Drohnen und Sensoren schneller und präziser als Menschen analysieren und so eine gründliche Umweltüberwachung und einen wirksamen Schutz gewährleisten.

Höhere Datengenauigkeit und bessere Entscheidungsfindung#

• Präzise Datenverarbeitung: AI verarbeitet umfangreiche Datensätze mit hoher Präzision. Das ermöglicht eine genaue Datenerfassung, minimiert Fehler und gewährleistet zuverlässige Analysen als Grundlage fundierter Entscheidungen.
• Prädiktive Modelle und Unterstützung bei der Regulierung: AI kann die Dynamik von Fischbeständen und Umweltveränderungen analysieren und genaue Schätzungen liefern, die bei der Festlegung nachhaltiger Fangquoten und der Entwicklung wirksamer Schutzstrategien helfen. AI kann nicht nur Umwelttrends vorhersagen, sondern auch Fischbestände präzise erfassen. So beruhen Regulierungsmaßnahmen auf verlässlichen Daten. Diese doppelte Fähigkeit verbessert unsere Möglichkeiten, Meeresressourcen nachhaltig zu bewirtschaften.
• Vorausschauendes Management: Von AI gewonnene Erkenntnisse verringern menschliche Fehler und unterstützen vorausschauende Entscheidungen. So sind rechtzeitige Maßnahmen auf Grundlage genauer, aktueller Daten und prädiktiver Analysen möglich.

Förderung nachhaltiger Praktiken#

• Optimierung der Abläufe und Verringerung des Beifangs: AI optimiert Fischereieinsätze, um die Umweltbelastung zu verringern. Dazu sagt sie die günstigsten Zeiten und Orte für den Fischfang voraus, minimiert so den Beifang und ermöglicht gezieltere und nachhaltigere Fänge.
• Entwicklung umweltfreundlicher Technologien: AI unterstützt die Entwicklung umweltfreundlicher Methoden und Technologien und fördert effiziente und verantwortungsvolle Fischereipraktiken. Dazu gehören präzise Verfahren in der Aquakultur und die Förderung der Wiederherstellung von Lebensräumen, um gesunde marine Ökosysteme zu erhalten.

Diese Vorteile zeigen, wie AI die Nachhaltigkeit und Wirksamkeit der maritimen Industrie grundlegend verbessern kann. Die Einführung von AI-Technologie bringt jedoch einige erhebliche Herausforderungen mit sich. Dazu gehören:

Hohe anfängliche Einführungskosten#

• Investitionsbedarf: Die Einführung von AI-Technologie in der maritimen Industrie erfordert erhebliche Anfangsinvestitionen in Hardware, Software und Schulungen. Die Kosten zu Beginn können für kleinere Organisationen und Entwicklungsländer eine Hürde darstellen und die breite Einführung einschränken.
• Aufbau der Infrastruktur: Die erforderliche AI-Infrastruktur, etwa Systeme zur Datenerfassung, schnelles Internet und Rechenleistung, erhöht die finanzielle Belastung. Dies kann insbesondere in abgelegenen oder wenig entwickelten Regionen ein erhebliches Hindernis darstellen.

Technologieabhängigkeit und mögliche Ausfälle#

• Zuverlässigkeitsprobleme: Die Abhängigkeit der maritimen Industrie von AI-Technologie birgt Risiken im Zusammenhang mit Systemausfällen oder Fehlfunktionen. Technische Störungen können erhebliche Betriebsunterbrechungen und finanzielle Verluste verursachen.
• Fachkräftemangel: Für die Einführung und Wartung von AI-Systemen sind spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten erforderlich. Um sicherzustellen, dass die Beschäftigten AI-Technologien wirksam verwalten und nutzen können, müssen sie kontinuierlich geschult und weitergebildet werden.
• Anpassungsfähigkeit: Die raschen Fortschritte bei AI-Technologien führen dazu, dass Systeme schnell veralten können. Regelmäßige Aktualisierungen und Anpassungen sind erforderlich, damit AI-Systeme relevant und wirksam bleiben. Das kann anspruchsvoll sein und viele Ressourcen erfordern.

Ethische Bedenken und Datenschutz#

• Datenschutz: AI-Systeme sind auf große Datenmengen angewiesen, was Bedenken hinsichtlich des Schutzes und der Sicherheit vertraulicher Informationen aufwirft. In der maritimen Industrie können Datenschutzprobleme bei der Erfassung und Nutzung von Daten zu Schiffsbewegungen, Fischereiaktivitäten und Umweltüberwachung entstehen. Um Einzelpersonen, Unternehmen und geschützte Informationen zu schützen, muss sichergestellt werden, dass die Datenerfassung und -nutzung den Datenschutzgesetzen und -vorschriften entspricht. Daten zu Wildtieren sind möglicherweise öffentlich zugänglich, Betriebsdaten von Schiffen und Einzelheiten zu bestimmten Fischereipraktiken können jedoch vertraulich sein und müssen sorgfältig behandelt werden.

Diese Herausforderungen verdeutlichen, wie wichtig sorgfältige Planung und Verwaltung sind, damit AI erfolgreich in die maritime Industrie integriert werden kann. Ihre Bewältigung ist entscheidend, um das volle Potenzial von AI auszuschöpfen und gleichzeitig Risiken zu mindern.

Die Zukunft von AI in der maritimen Industrie#

Autonome Schiffe#

Eine interessante Idee, die in naher Zukunft Realität werden könnte, ist die Entwicklung KI-gesteuerter autonomer Schiffe. Dazu werden Schiffe entwickelt, die ohne menschliches Eingreifen selbstständig operieren und fortschrittliche KI-Systeme für Navigation, Entscheidungsfindung und Betrieb nutzen. Sie könnten die Schifffahrt und Fischerei verändern, indem sie die Effizienz steigern, menschliche Fehler verringern und die Umweltbelastung reduzieren. Eines der führenden Unternehmen in diesem Projekt ist Rolls-Royce, das die Technologie mit seinem Ship-Intelligence-Programm vorantreibt. Außerdem hat die amerikanische gemeinnützige Organisation ProMare gemeinsam mit IBM ein Projekt für ein autonomes Schiff namens „The Mayflower“ gestartet.

Abb. 5. Autonomes Forschungsschiff „Mayflower“.

Verbesserte Umweltüberwachung#

Fortschritte bei Computer-Vision-Modellen wie den YOLO-Modellen (Du siehst nur einmal) von Ultralytics, einer Familie von Objekterkennungsmodellen für Echtzeitanwendungen, können die Überwachung der Meeresumwelt verbessern. Diese Fortschritte ermöglichen die rechtzeitige Erkennung von Umweltgefahren wie illegaler Fischerei und Umweltverschmutzung und damit wirksamere Gegenmaßnahmen und einen besseren Schutz mariner Ökosysteme.

Fazit#

KI verändert die maritime Branche, indem sie die Überwachung, Durchsetzung von Vorschriften, Datengenauigkeit und nachhaltige Verfahren verbessert. Technologien wie Echtzeitverfolgung, prädiktive Analysen und fortschrittliche Modelle wie YOLOv8 ermöglichen uns tiefere Einblicke in die Meeresumwelt.

Bei aller Begeisterung für diese technologischen Fortschritte müssen wir sie jedoch mit den Bemühungen zum Schutz der Meere in Einklang bringen. Damit Meeresressourcen nachhaltig und wirksam bewirtschaftet werden können, muss die Technologie den Naturschutz unterstützen und verbessern, ohne Schaden anzurichten. So können wir die Ozeane für künftige Generationen bewahren. Dieses Zusammenspiel von AI und Naturschutz verspricht eine gesündere maritime Zukunft.

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