Automatisert jakt på nattaktive sommerfugler

I Norge har vi mer enn 2300 arter av sommerfugler. Du kjenner kanskje noen av de store, fargerike dagsommerfuglene, som sitronsommerfugl, dagpåfugløye, sørgekåpe eller svalestjert? Men visste du at 95 % av sommerfuglene våre er små, kamuflerte- og nattaktive?

– Nattaktive sommerfugler er en gruppe som har fått lite oppmerksomhet, og deres betydning er understudert, kanskje nettopp fordi de er nattaktive, forteller forsker Fride Høistad Schei ved NIBIO. Hennes spesialområde er biologisk mangfold i skog.

– Mange nattaktive sommerfugler er viktige pollinatorer. Vi tror de spiller en viktigere rolle for pollinering i skog enn det man tidligere har vært klar over.

Nye verktøy - nye muligheter

Digitale verktøy gir forskerne nye muligheter i arbeidet med å kartlegge og overvåke natur. I et nytt prosjekt retter NIBIO oppmerksomheten mot nettopp de nattaktive og lite kjente sommerfuglene.

Sammen med insektforsker Jørund Johansen og robotikk-ingeniør Steffan Lloyd, begge forskere ved NIBIO, har Fride Høistad Schei utviklet en ny digital lysfelle. Forskerne ble inspirert av en dansk studie, men den nye fella er mer avansert og har potensiale til å identifisere langt flere arter.

Målet er at lysfella skal ta bilder som kan analyseres ved hjelp av kunstig intelligens. Dette kan gi forskerne verdifull innsikt i hvilke arter som er til stede, når de er aktive og i hvilket omfang.

MothWatcher

Det er en lys sommerkveld i begynnelsen av juni. I et skogområde i hjertet av Østfold er de tre NIBIO-forskerne i ferd med å montere den automatiske lysfella for første gang.

Lysfella, som har fått navnet «MothWatcher», består av en trekasse med innebygget kamera, blitz og en såkalt LepiLED-lampe. Dette er en spesialdesignet LED-lyskilde som sender ut UV-, blått, grønt og hvitt lys for å tiltrekke seg nattsommerfugler og andre nattaktive insekter. Lyset er det samme som ofte brukes til å tiltrekke seg insekter til en tradisjonell lysfelle. Men i motsetning til en tradisjonell lysfelle, som fanger alle innsektene i en beholder, blir ikke insektene fanget i den digitale fella. Hvis de setter seg på den hvite lysplata blir de tatt bilde av, men de kan fly videre når de selv vil.

Kameraet tar bilder av den hvite flata hvert femte sekund i en forhåndsinnstilt tidsperiode. Lyskilden er bare påskrudd om natta slik at fella bare skal tiltrekke seg insektene når det er mørkt.

Bruker kunstig intelligens

I tillegg vil forskerne bruke KI-identifisering av individene på bildene.

– Det er flere grunner til at kunstig intelligens egner seg svært godt til identifisering av nattsommerfugler, forteller Jørund Johansen.

– Mange av artene har tydelige vingemønster som gjør at arter eller slekter kan bestemmes fra bilder. Lyset som er montert bak en hvit flate, gjør at de nattaktive sommerfuglene ofte bli sittende en stund, noe som har betydning for bildekvaliteten. Den hvite flaten gir en statisk bakgrunn som gjør det enklere å skille ut individene enn dersom bakgrunnen hadde vært naturlig vegetasjon.

– Lysfella drives av et stort batteri som er koblet til et solcellepanel. Systemet lades opp på dagtid når fella ikke er i aktiv bruk, og har en 4G-internettforbindelse som kan brukes til å overvåke systemet eksternt mens fella står ute i felt, forteller Lloyd.

Store mengder data samlet inn

Fjorårssesongen fungerte i stor grad som en testfase for forskerne. Ville teknologien fungere ute i felt? Ville bildene bli gode nok?

Etter nesten ett år ser de nå resultatene, og forskerne er så langt godt fornøyde.  Lysfella sto ute fra juni til november. Materialet er ikke ferdig analysert, men stikkprøver viser over tusen insektbilder.

– Vi forsøkte oss frem med ulike justeringer av lyskilden og plasseringer av bakgrunnen. Vi vil fortsett å gjøre endringer for å få best mulig bildekvalitet, forteller Lloyd.

Fjorårets datafangst ble imidlertid påvirket av mengden strøm tilgjengelig. Sommeren i Norge er ikke alltid like solrik, og etter en lengre periode med dårlig vær, ble det for lite strøm. I år vil lysfella derfor bli satt opp i nærheten av en strømkilde, og på sikt vil forskerne vurderer å oppgradere med flere solceller.

– Vi var redde for at fuglene ville oppdage fella og se på den som et matbrett. Derfor ville vi unngå å ha på det tiltrekkende lyset i periodene rundt solnedgang og soloppgang, når vi vet fuglene er svært aktive. Heldigvis fikk vi ingen bilder av sultne fugler, sier Høistad Schei.

Vil utvikle et nytt og bedre system

– Ved å kombinere NIBIOs kompetanse på teknologi, kunstig intelligens og biologisk mangfold, jobber vi videre med å utvikle MothWatcher 2.0, sier Høistad Schei.

– Vi vil også jobbe videre med det materialet vi allerede har, sammen med nytt materiale som samles inn i år. Vi ønsker å finne ut om det er mulig å bruke denne teknologien i framtidig kartleggingsarbeid.

Så langt har forskerne benyttet Artsdatabankens algoritmer til å identifisere de ulike artene. Dette er åpen tjeneste som allerede gir bra artsgjenkjenning.

NIBIO-forskerne ønsker imidlertid å jobbe videre med den tekniske KI-biten og håper å få noen studenter med på laget.

– Målet er at vi skal kunne lage våre egne algoritmer for artsbestemmelse. Det vil kreve en del arbeid. Blant annet trenger vi mange bilder for å trene våre KI-algoritmer, sier Høistad Schei.

– Vi ønsker også å sammenligne våre data med data fra mer tradisjonelle lysfeller. Det kan jo være at de fanger ulikt, men jeg ser egentlig ingen grunn til at de skal gjøre det, sier NIBIO-forskeren.

Økt satsning på teknologibasert kunnskapsutvikling

De tre NIBIO-forskerne er opptatt av å styrke instituttets satsning på datadrevet og teknologibasert kunnskapsutvikling.

– Det er veldig spennende å jobbe på tvers av fagfelt og sammen utforske mulighetene for overvåking av biologisk mangfold ved hjelp av ny teknologi, sier Høistad Schei.

– Slike systemer kan generere verdifull kunnskap som vil være nyttig for forståelse og forvaltning av biologisk mangfold. Siden alle data er etterprøvbare, vil dette i tillegg gi oss et effektivt og standardisert overvåkingssystem, avslutter forskeren.