AQUA-KI

Intelligente optische Verfahren zur effektiven Erfassung von Mikroorganismen in Gewässern

Blaualgenblüte in einem Binnengewässer. | Foto: Stella A. Berger/IGB. Abbildungen: Tim J. W. Walles/IGB

Klima- und Umweltveränderungen erfordern ein nachhaltiges Wassermanagement. Um dies gewährleisten zu können, ist es wichtig, die Rolle von Mikroorganismen in Wasserökosystemen zu verstehen. Bisher existiert noch keine geeignete Methode um Mikroorganismen in ausreichend hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in ihrer natürlichen Umgebung untersuchen zu können. Dadurch fehlen wichtige Informationen, um die komplexen Nahrungsnetzinteraktionen verstehen und damit Veränderungen in diesen Ökosystemen frühzeitig erkennen zu können, um rechtzeitig geeignete Maßnahmen einzuleiten. Zur Lösung dieser ökologischen Herausforderung stellt unser kürzlich eingerichtetes interdisziplinäres Forschungsteam vor die Expertise von künstlicher Intelligenz (KI) mit neuartigen ökologischen Ansätzen zu kombinieren und das “Unsichtbare sichtbar zu machen”.

Jüngste Fortschritte in Unterwassermikroskopie und optischer Laborinstrumenten mit hohem Durchsatz von Wasserproben, in Kombination mit schneller Auswertung durch KI ermöglichen es erstmalig automatisierte Systeme zur Erfassung von Mikroorganismen in-situ und im Labor zu entwickeln und gezielt anzuwenden. Die dafür zu untersuchenden Schlüsseltechnologien sind hierbei „One-Shot Learning“, „Metric Learning“ und „Active Learning“. Das Projekt AQUA-KI soll einen wesentlichen Beitrag zur Lösung sozialökologischer Herausforderungen leisten, insbesondere im Rahmen der Agenda für nachhaltige Entwicklung 2030. Konkrete zukünftige Anwendungen zur Verwertung der Ergebnisse wären z.B. Frühwarnsysteme, die die Anbahnung von schädlichen Arten ankündigen oder Verunreinigungen des Wassers durch Partikel erfassen zu können.

Weiterführende Informationen zum Projekt auf der Webseite von Zukunft – Umwelt – Gesellschaft (ZUG).

Projektsteckbrief

Laufzeit

01.03.2020
31.07.2020
Abteilung(en)
(Abt. 3) Experimentelle Limnologie
Projektteam am IGB
Projektleiter / Verbundkoordinator
Projektleiter
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Technischer Mitarbeiter
Themenbereiche
Finanzierung

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) – Zukunft – Umwelt – Gesellschaft (ZUG), Förderlinie 1 „KI für den Umweltschutz“

Pressemitteilung des BMU: Mit künstlicher Intelligenz zu mehr Klima- und Umweltschutz

Projektpartner

Prof. Dr.-Ing. Thomas Sikora, Technische Universität Berlin (TUB), Fachgebiet Nachrichtenübertragung

Erik Boschinski, Technische Universität Berlin (TUB), Fachgebiet Nachrichtenübertragung

Ansprechpersonen

Stella A. Berger

Forschungsgruppenleiter*in
Forschungsgruppe
Experimentelle Phytoplanktonökologie

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