为了监测偏远地区的野生动物行为和环境变化，GAIA倡议创建了一种人工智能（AI）算法，能够有效且自动地使用动物标签数据对白背秃鹫的行为进行分类。作为食腐动物，秃鹫不断寻找尸体。在被标记动物和另一种AI算法的帮助下，科学家们现在可以在广阔的地形上准确定位尸体。这些算法在《应用生态学杂志》的最新出版物中进行了详细阐述，是一种旨在迅速而准确地识别重大环境变化或事件（如干旱、疾病暴发或非法猎杀野生动物）的早期预警系统的关键元素。
GAIA倡议由多个研究机构、保护组织和公司组成，致力于开发一种最先进的生态变化和关键事件的早期预警系统。这些新创建的AI算法由莱布尼茨动物园与野生动物研究所（Leibniz-IZW）、弗劳恩霍夫集成电路研究所（Fraunhofer IIS）和柏林动物园合作开发。
野生动物的死亡率是一个至关重要的生态过程——无论是通过捕食者成功狩猎等正常事件，还是由野生动物疾病、环境毒素或非法偷猎导致的异常事件。在研究哺乳动物群落和生态系统时，调查这些常规和异常的死亡案例至关重要。GAIA倡议利用白背秃鹫（Gyps africanus）的自然能力，以及先进的生物记录技术和人工智能。“我们创新的I³方法结合了三种类型的智能——动物、人工和人类，这使我们能够深入了解野生动物对生态系统的宝贵见解，”GAIA项目负责人、莱布尼茨-IZW研究员Jörg Melzheimer博士表示。
经过数百万年的进化，秃鹫能够迅速有效地在广阔的地形上发现尸体。它们拥有卓越的视力和先进的沟通能力，使得在群体工作时能够覆盖广阔的区域。这些鸟类通过清理尸体和帮助遏制野生动物疾病的传播而发挥着重要的生态作用。“作为野生动物保护科学家，理解秃鹫作为环境警报的行为帮助我们快速识别问题死亡案例并采取适当行动，”莱布尼茨-IZW的另一位GAIA项目负责人Ortwin Aschenborn博士解释道。“为了有效利用这种秃鹫知识，我们需要一个接口，GAIA通过将动物标签和人工智能连接起来来创建这个接口。”
GAIA用来追踪纳米比亚白背秃鹫的动物标签收集两种类型的数据。GPS传感器记录标记鸟类在任何时刻的精确位置，而ACC传感器（加速度计的缩写）同时捕获三个空间维度的详细运动资料。这两个数据集由莱布尼茨-IZW开发的AI算法处理。“每种行为产生独特的加速度模式，导致ACC数据中出现特定的信号，”莱布尼茨-IZW的野生动物生物学家和AI专家Wanja Rast解释道。“为了识别这些信号并将其与相应的行为匹配，我们使用参考数据对AI进行了训练。这些数据来自于柏林动物园的两只标记的白背秃鹫和27只在纳米比亚标记的野生秃鹫。”在记录标签的ACC数据的同时，团队通过视频记录动物的行为，并在标记后通过现场直接观察这些行为。“这导致我们获得了约15,000个与经验证的特定秃鹫行为相关的ACC信号数据点，包括主动飞行、滑翔、休息、觅食和站立。这一广泛的数据集使我们能够训练一个支持向量机，这一AI算法能够准确将ACC数据与特定行为相关联，”Rast详细说明道。
在后续阶段，研究人员将分类的行为与标签的GPS数据整合在一起。通过应用空间聚类算法，他们识别出某些行为发生频率较高的位置，从而确定秃鹫可能在何处觅食。“GAIA的野外科学家及其合作伙伴验证了通过传感器数据识别的500多个疑似尸体位置，以及1,300多个其他非尸体行为的聚类，”Aschenborn指出。这些经过验证的尸体位置最终有助于定义科学家最终的AI训练数据集中觅食地点的特征——允许算法以惊人的准确性预测尸体位置。“我们在预测尸体位置方面取得了92%的成功率，证明结合秃鹫行为、动物标签和AI在大规模监测野生动物死亡率方面是非常有效的，”Aschenborn断言。
由AI驱动的行为分类、尸体检测和定位是GAIA早期预警系统的关键元素，旨在标记重要的环境变化或事件。“到目前为止，这一方法步骤已在莱布尼茨-IZW的GAIA I³数据实验室进行，”Melzheimer透露。“然而，随着我们的联合体开发的最新一代动物标签，AI分析现在可以直接在标签上进行。这一进展将促进关于动物尸体是否存在及其位置的实时可靠信息，而不需要转移数据或延迟。”将所有GPS和ACC原始数据转移的必要性变得过时，显著减少了传递相关信息所需的带宽。这一改进允许使用卫星连接，而不是依赖于地面的GSM网络，确保即使在偏远的荒野地区也能覆盖，独立于当地基础设施。因此，重要的生态变化或事件——如疾病暴发、干旱或非法猎杀野生动物——可以迅速被检测到，甚至在最偏远的地方。
近年来，许多秃鹫物种面临急剧的种群下降，现在濒临灭绝。关键因素包括栖息地丧失和人类改变的景观中食物匮乏，以及许多中毒事件，无论是故意还是意外。例如，白背秃鹫的种群在短短三代中下降了约90%，平均每年减少4%。“鉴于它们在生态系统中的重要性和快速的种群下降，增强我们对秃鹫的理解至关重要，以确保其生存，”Aschenborn断言。“我们利用基于AI的分析的研究将不仅提供宝贵的生态系统见解，还将深入了解秃鹫的沟通、互动、觅食、繁殖、育儿及跨代知识转移。”到目前为止，GAIA已经在多个非洲地区标记了130多只秃鹫，主要在纳米比亚。到现在为止，研究人员已经分析了超过9500万个GPS数据点和130亿个ACC记录。
