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海事産業と保護活動におけるAI

Mostafa Ibrahim

6 min read

2024年7月17日

AIがリアルタイム監視、データ精度、持続可能な慣行を通じて、いかに海洋保護を変革できるかをご覧ください。

海運業は、国際貿易を促進し、商業漁業を通じて食料安全保障を提供し、世界中で数百万人の雇用を支える、グローバル経済の要です。長年にわたり、この業界は効率と持続可能性を高めるために、高度な技術を取り入れながら大きく進化してきました。

海洋保護の取り組みは、当初は基本的な観察研究に焦点を当てていました。やがて、リモートセンシング遺伝子解析生態系モデリングなどの高度な手法を含むように発展しました。保護活動は、単純な保護地域から包括的な海洋空間計画へと拡大し、海洋保護区(MPA)の創設や重要な生息地の修復が行われています。今日では、人工知能(AI)が導入され、海洋生物多様性をより効果的に監視および保護しています。

AIは、乱獲、違法漁業、環境への影響などの課題に対処することで、漁業を変革する可能性を秘めています。さらに、AIは、水中保護区域の監視から海洋研究の支援まで、海洋保護活動において重要な役割を果たすことができます。 

この記事では、AIが海事産業をどのように変革しているかを探り、漁業部門と海洋保護への影響に焦点を当て、関連する利点と課題の両方を強調しています。

漁業におけるAI

テクノロジーは常に海事産業において重要な役割を果たしてきました。レーダーのような船上機器から、高度な航行システムの開発まで、海事産業は様々な業務を改善し、効率化するために、常に新しいテクノロジーを取り入れてきました。しかし、このような進歩にもかかわらず、この業界は依然としていくつかの課題に直面しています。では、AIはどのように役立つのでしょうか?

このセクションでは、漁業における課題と、AI技術がそれらをどのように解決できるかについて説明します。現在、漁業は多くの問題に直面しています。

混獲(Bycatch)

混獲とは、意図せずに非対象種を捕獲することで、生態系に有害であり、資源の浪費につながる可能性があります。混獲に関する報告書によると、世界の混獲量は世界の漁獲量の40%に達し、年間630億ポンドに相当する可能性があります。この膨大な量の混獲は、多くの非対象種の死につながり、海洋生態系を破壊し、資源を浪費する可能性があります。

例えば、Ultralytics YOLOv8のようなコンピュータビジョンモデルの導入は、この問題の軽減に役立ちます。これらのAIモデルを漁具のカメラに統合することで、対象種と非対象種をリアルタイムで識別・区別することができます。この技術は、物体検出セグメンテーションなどのタスク向けにトレーニングすることで、漁業者に即座にフィードバックを提供し、混獲を減らすために漁法を修正することを可能にします。

図1. さまざまな海洋生物を識別するUltralytics YOLOv8モデル。

資源評価と管理

効果的な漁業管理には、魚の資源の正確な評価が不可欠ですが、従来の方法は遅く、不正確であることがよくあります。AIモデルは、水中ドローン、ソナー、リモートセンシングなどのソースからの大規模なデータセットを処理して、魚の個体数の正確な推定を提供できます。これは、適切な漁獲制限の設定と資源のより効果的な管理に役立ちます​。

YOLOv8のようなモデルが、リアルタイムで魚の個体数を追跡およびカウントすることにより、資源評価と管理にどのように役立つかのもう1つの例です。水中の映像を分析することにより、これらのモデルはさまざまな種を正確に識別し、その数を集計して、魚の資源を管理するための重要なデータを提供できます。

図2:YOLOv8による魚の追跡と計数。

プラスチック汚染

海洋におけるプラスチック汚染は、海洋生物に影響を与える主要な問題の1つであり、サンゴ礁や海草床などの生息地に重大な損害を与え、海洋動物に危害を加えています。海洋保護慈善団体であるSurfers Against Sewage報告書によると、驚くべきことに、毎年1,200万トンのプラスチックが海に投棄されています。 

AIは、海洋中のプラスチックオブジェクトを高精度で迅速に識別することにより、この問題に対処する上で重要な役割を果たすことができ、タイムリーなクリーンアップ作業を可能にします。このプロアクティブなアプローチは、環境への影響を軽減し、海洋生態系をより効果的に保護するのに役立ちます。

Fig 3. プラスチック汚染を検出するコンピュータビジョン。

AIと海洋保護

海洋保護とは、海洋生態系と海洋生物の保護と保全を意味します。これには、海洋調査から生息地の修復、汚染防止、種の保護まで、多くの側面と役割があります。漁業におけるAIの役割に触れたところで、AIが海洋保護にどのように大きく貢献できるかを見てみましょう。

水中の保護区域のモニタリング

AI技術は、水中保護区域の監視方法を変革しています。AI駆動の自動化システムの助けを借りて、海洋保護活動家はこれまで以上に効率的かつ正確にデータを収集および分析できます。これらの高度なツールにより、センサーや衛星などのリモートソースからのデータを驚くべき速度で処理し、広大な海洋空間を高解像度で監視できます。 

例えば、AIは衛星画像やセンサーデータを迅速に分析して、環境変化や人間の活動を示すパターンを特定できます。例えば、違法な漁業や油流出など、これらの保護地域や海洋生態系全体に害を及ぼす可能性のあるものです。この技術は、海洋保護区(MPA)の健全性を維持する能力を高め、タイムリーな介入とより効果的な保全活動を可能にします。英国に拠点を置く非営利団体であるOcean Mindは、ピトケアン島海洋保護区内での潜在的な違法、無報告、無規制(IUU)漁業のリスクの特定に5年以上にわたって貢献しました。

図4. 海洋環境を監視するコンピュータビジョン。

海洋研究の支援

AI技術は海洋研究において重要なツールとなりつつあり、海洋生態系の理解と管理を大幅に強化するさまざまな機能を提供しています。AIが海洋研究をサポートできる主な方法を以下に示します。

  • 生物多様性評価: AIを活用した画像および音声分析は、写真、ビデオ、および音響記録から海洋生物種を正確に識別できます。この技術は、種の個体数を追跡し、生物多様性を評価するために不可欠です。AIはまた、海洋生息地の詳細な地図を生成し、生態学的に重要な地域を強調し、保全活動が必要な地域を特定できます。
  • 予測モデルの強化:AIは機械学習アルゴリズムを使用して、海洋生態系の変化を予測できる予測モデルを作成できます。これらのモデルは、研究者が気候変動や汚染などの環境ストレス要因の影響を予測し、軽減するのに役立ちます。海洋プラスチックの除去に焦点を当てた非営利団体であるThe Ocean Cleanupは、Deeper Insightsと提携して、海洋生物を検出し保護するための高度なAIシステムを開発しました。このシステムには、海洋生態系向けの予測分析モデルが含まれる予定です。

全体として、AIは、データ処理と管理の効率と有効性を向上させることにより、保護活動の強化に大きく貢献しています。生態データの収集と分析を自動化することにより、AIはフィールドデータを実用的な洞察に変えるのにかかる時間を短縮します。これにより、保護管理者は情報に基づいた意思決定を迅速に行い、必要な行動をリアルタイムで適応させ、リソースをより適切に割り当てることができます。

海事産業におけるAIの重要性

海事産業におけるAIの役割を探求する際には、その利点と課題の両方を考慮することが不可欠です。AIは、強化された監視、データ精度、持続可能な慣行を提供しますが、高いコスト、倫理的な懸念、テクノロジーへの依存も伴います。これらの長所と短所を掘り下げて、AIが海事部門に与える完全な影響を理解しましょう。

まずは、主な利点から見ていきましょう。

監視と執行の強化

  • リアルタイム追跡とコンプライアンス: AIは、当局が船舶の動きをリアルタイムで追跡し、違法な漁業活動の検出など、規制の遵守を監視する能力を強化できます。
  • 包括的なデータ分析:AIは、衛星、ドローン、センサーからのデータを人間よりも高速かつ高精度に分析できるため、徹底的な環境監視と保護が保証されます。

データ精度の向上と意思決定の改善

  • Precision data processing(高精度データ処理): AIは大規模なデータセットを高精度で処理し、正確なデータ収集を可能にし、エラーを最小限に抑え、情報に基づいた意思決定のための信頼性の高い分析を保証します。
  • Predictive models and regulatory support(予測モデルと規制サポート):AIは、魚の個体数動態と環境変化を分析し、持続可能な漁獲制限の設定と効果的な保護戦略の策定に役立つ正確な推定を提供できます。AIは環境動向を予測できるだけでなく、魚の個体数を正確にカウントし、規制措置が確かなデータに基づいていることを保証します。この二重の能力により、海洋資源を持続的に管理する能力が向上します。
  • Proactive management(プロアクティブな管理): AIによって生成された洞察は、人的エラーを減らし、プロアクティブな意思決定をサポートし、正確で最新のデータと予測分析に基づいてタイムリーな介入を可能にします。

持続可能な取り組みの推進

  • 操業の最適化と混獲の削減: AIは、最適な漁獲時期と場所を予測することで漁業操業を最適化し、それによって混獲を最小限に抑え、より的を絞った持続可能な漁獲を保証することで、環境への影響を削減します。
  • 環境に優しい技術の開発: AIは、効率的で責任ある漁業慣行を促進し、環境に優しい方法と技術の創造を支援します。これには、精密水産養殖技術の開発や、健全な海洋生態系を維持するための生息地回復努力の促進が含まれます。

これらの利点は、海事産業の持続可能性と有効性を高めるAIの変革の可能性を強調しています。ただし、AI技術の実装には、いくつかの重要な課題があります。それらは次のとおりです。

実装における初期コストの高さ

  • 投資要件: 海事産業にAI技術を導入するには、ハードウェア、ソフトウェア、トレーニングに多額の初期投資が必要です。初期費用は中小企業や発展途上国にとっては負担が大きく、普及を妨げる可能性があります。
  • インフラストラクチャ開発: データ収集システム、高速インターネット、コンピューティング能力など、AIに必要なインフラストラクチャを確立すると、経済的負担が増加します。これは、特に遠隔地や発展途上地域では大きな障壁となる可能性があります。

テクノロジーへの依存と潜在的な障害

  • 信頼性の問題:海事産業のAI技術への依存は、システム障害または誤動作に関連するリスクをもたらします。技術的な不具合は、重大な業務の中断と経済的損失につながる可能性があります。
  • スキルギャップ: AIシステムの実装とメンテナンスには、専門的な知識とスキルが必要です。労働力がAIテクノロジーを効果的に管理および利用できるようにするために、継続的なトレーニングと教育が必要です。
  • 適応性: AI技術の急速な進歩は、システムがすぐに時代遅れになる可能性があることを意味します。AIシステムを最新の状態に保ち、効果的にするためには、継続的なアップデートと適応が必要ですが、これは困難でリソースを消費する可能性があります。

倫理およびプライバシーに関する懸念

  • データプライバシー: AIシステムは大量のデータに依存しており、機密情報のプライバシーとセキュリティに関する懸念が高まっています。海事産業では、船舶の動き、漁業活動、環境モニタリングに関連するデータの収集と使用から、データプライバシーの問題が発生する可能性があります。データ収集と使用がプライバシー法および規制に準拠していることを確認することは、個人、企業、および専有情報を保護するために不可欠です。野生生物データは公開されている可能性がありますが、船舶からの運用データや特定の漁業慣行は機密性が高く、慎重な取り扱いが必要です。

これらの課題は、海事産業におけるAIの導入を成功させるためには、慎重な計画と管理が必要であることを強調しています。これらの問題に対処することは、リスクを軽減しながらAIの可能性を最大限に引き出すために不可欠です。

海事産業におけるAIの未来

自律型船舶

近い将来実現する可能性のある興味深いアイデアは、AI駆動の自律航行船の開発です。これには、人間の介入なしに自律的に動作できる船舶の開発が含まれ、ナビゲーション、意思決定、および運用に高度なAIシステムが利用されます。これらは、効率を高め、人的エラーを減らし、環境への影響を最小限に抑えることにより、海運および漁業の業界を変える可能性があります。このプロジェクトの主要企業の一つは、Ship Intelligenceプログラムを通じて技術を進歩させているRolls-Royceです。さらに、アメリカの非営利団体であるProMareは、IBMと協力して「The Mayflower」と呼ばれる独立した船舶プロジェクトを開始しました。

Fig 5. 自律航行 исследовательское船「メイフラワー」。

環境モニタリングの改善

最先端のAI物体検出技術であるYOLO(You Only Look Once)モデルなどのコンピュータビジョンモデルの進歩は、海洋環境のより良いモニタリングにつながる可能性があります。これらの進歩により、違法な漁業や汚染などの環境的脅威をタイムリーに検出できるようになり、より効果的な対応と海洋生態系の保護が可能になります。

結論

AIは、監視、取り締まり、データ精度、および持続可能な慣行を強化することにより、海事産業を変革してきました。リアルタイム追跡、予測分析、およびYOLOv8のような高度なモデルなどのテクノロジーにより、海洋環境に対する前例のない洞察と制御が可能になりました。 

しかし、これらの技術的進歩を取り入れる一方で、保全活動とのバランスを取ることが不可欠です。技術が海洋資源の持続可能かつ効果的な管理のために、保全をサポートし、強化することを保証することは、将来の世代のために私たちの海を守るために重要です。AIと保全の間のこの相乗効果は、より健全な海洋の未来を約束します。

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