Исследователи используют спутниковые снимки и искусственный интеллект для более точного картирования человеческой деятельности на море, чем когда-либо прежде. Работа выявила множество ранее неизвестных видов промышленной деятельности, от сомнительных рыболовных операций до стремительного развития морской энергетики.
Карты опубликованы сегодня в журнале Nature. Исследования, проведенные Global Fishing Watch, некоммерческой организацией, поддерживаемой Google, показывают, что до трех четвертей промышленных рыболовных судов в мире не отслеживаются публично. До 30% морских и энергетических судов также не отслеживаются публично.
Исследователи говорят, что эти «слепые пятна» могут помешать усилиям по сохранению природы во всем мире. Чтобы лучше защитить мировые океаны и рыболовство, политикам необходимо более точное понимание того, где люди эксплуатируют ресурсы на шельфе.
Согласно Куньминско-Монреальской глобальной рамочной программе по сохранению биоразнообразия, принятой в прошлом году, почти все страны планеты договорились о единой цели – защитить 30% суши и водных территорий Земли к 2030 году. Итак, вопрос в том, какие 30% мы должны защитить? «Без этой карты вы не сможете обсуждать, где ведется рыболовная деятельность и где находятся нефтяные платформы», — сказал Дэвид Крудсма, соавтор статьи Nature и директор по исследованиям и инновациям Global Fisheries Watch.
До сих пор Global Fisheries Watch и другие организации полагались в первую очередь на автоматические системы морской идентификации (AIS), чтобы понять, что происходит в море. Система может отслеживать суда, перевозящие радиопередатчики, а в прошлом эти данные использовались для документирования чрезмерного вылова рыбы и принудительного труда на борту судов. Несмотря на это, система имеет существенные ограничения. Требования к использованию АИС различаются в зависимости от страны и типа судна. А когда кто-то хочет избежать обнаружения или проехать куда-то со слабым сигналом, он легко может отключить коробку.
Чтобы заполнить пробелы, Крудсма и его коллеги проанализировали 2000 терабайт изображений, предоставленных спутниковой группировкой Sentinel-1 Европейского космического агентства. Sentinel-1 использует передовые радиолокационные инструменты для наблюдения за поверхностью Земли вместо получения традиционных оптических изображений (например, фотографий с помощью камеры). Радар может проникать сквозь облака и «видеть» в темноте — он может обнаруживать морскую активность, которую пропускает АИС.
Поскольку 2000 ТБ данных довольно велики, исследователи разработали три модели глубокого обучения для классификации каждого обнаруженного судна, оценки его размера и классификации различных типов морской инфраструктуры. В период с 2017 по 2021 год они контролировали около 15% мирового океана, где происходит 75% промышленной деятельности, наблюдая за движением судов и развитием стационарных морских сооружений, таких как нефтяные вышки и ветряные турбины.
Рыболовная активность снизилась в начале пандемии COVID-19 в 2020 году, но они обнаружили интенсивное движение судов в районах общественной системы слежения, где «ранее было мало активности судов», особенно в Южной и Юго-Восточной Азии, а также вдоль северного и западного побережья Африки.
Данные также показывают бум развития морской энергетики. К концу 2020 года ветряных турбин будет больше, чем нефтяных сооружений. К следующему году турбины составляли 48% всей морской инфраструктуры, а нефтяные конструкции – 38%.
Почти все развитие морской ветроэнергетики происходит у берегов Северной Европы и Китая. На северо-востоке США противники экологически чистой энергетики пытались ложно связать гибель китов с предстоящим развитием морских ветров, несмотря на доказательства того, что проблемой являются удары кораблей.
Вокруг нефтяных сооружений больше кораблей, чем ветряных турбин. Танкеры иногда используются для транспортировки нефти на берег в качестве альтернативы трубопроводам. За пять изучаемых лет количество нефтяных структур выросло на 16%. К 2021 году морская добыча нефти вызовет в пять раз больше мирового судоходства, чем ветряные турбины. «Фактический объем судоходства, вызванный ветряными турбинами по всему миру, ничтожен по сравнению с другими видами судоходства», — сказал Клозма.
На карте мира синие кружки обозначают расположение морской ветровой инфраструктуры, главным образом в Европе и Китае. Желтый круг указывает расположение нефтяной платформы. Фиолетовые кружки указывают расположение «других построек».
На вопрос, будут ли такие исследования возможны без искусственного интеллекта, «короткий ответ: нет, я так не думаю», — сказал Фернандо Паоло, ведущий автор исследования и инженер по машинному обучению в Global Fisheries Watch. «Глубокое обучение хорошо помогает обнаруживать закономерности в огромных объемах данных».
В другой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature, рассматривается исследование Паоло и Крудсмы, в котором говорится, что новый инструмент машинного обучения, являющийся программным обеспечением с открытым исходным кодом для обработки глобальных спутниковых изображений, «демократизирует доступ к данным и инструментам, позволяя исследователям, аналитикам и политикам в странах с низкими доходами воспользоваться преимуществами технологии отслеживания по низкой цене». Статью написали Константин Клеммер, постдокторант-исследователь Microsoft, и Эстер Рольф, доцент Университета Колорадо в Боулдере.
Эти технологические достижения обеспечивают важную основу для документирования быстрых изменений в морской деятельности в критический момент, когда страны пытаются остановить изменение климата и защитить биоразнообразие, пока не стало слишком поздно. «Причина, по которой это важно, заключается в том, что [море] становится все более и более переполненным, все более и более используемым, и внезапно вам приходится решать, как управлять этим огромным глобальным достоянием. Это не может быть Дикий Запад. Так было исторически», — сказал Крозма.