海洋のデジタルツイン: 持続可能な海のためのヨーロッパの変革者

人工知能やその他の新技術は、今後数年間で海洋に対する私たちの理解に革命をもたらすと期待されています。しかし、重要な要素はデータであり、収集して処理すべきデータの海全体が存在します。さらに詳しく知るために、ユーロニュースのデニス・ロクティエ氏はアドリア海と北海を訪れ、そこでEUの画期的な海洋デジタルツインプロジェクトの構築に貢献するデータを収集している多くの科学者の何人かに会いました。

海を追跡する

トリエステのミラマーレ城近くの海岸のすぐ沖に、明るい黄色のブイが海岸展望台を示しています。イタリアの長期生態学研究ネットワーク。

1986 年以来、科学者たちは毎月この場所に戻って水サンプルを収集し、さまざまな測定を行い、長年にわたる沿岸環境の変化を反映する一連の長期科学データを構築してきました。その中には、国立海洋・応用地球物理研究所の海洋生物学者ブルーノ・カタレット氏もいる。 「私たちは化学分析を行っており、栄養素レベル、塩分、クロロフィル、生物学的パラメーターを測定しています。また、植物プランクトンと微小動物プランクトンのサンプルも収集し、今日の後半に研究室で分析する予定です」と彼は言います。

科学者は収集したデータをオンライン データベースに公開し、漁業などの海洋産業が自由にアクセスできるようにします。これらのデータベースの中には、市民科学者からのレポートも含まれる非常に包括的なものもあります。研究者のヴァレンティーナ・ティレッリが開発した「avvistAPP」という無料アプリ、スマートフォンを持っている人なら誰でも、クラゲ、イルカ、ウミガメ、ワタリガニなどの外来種などの海洋生物の目撃情報を報告できるようになります。

「市民が観察を送信すると、私たちはそれを検証します」とティレッリ氏は言います。「この市民データと研究者の検証の組み合わせにより、信頼できる情報が生まれます。このオープンアクセス データは、EMODNet 生物学データベース誰でも無料で使えます。」

AI と自律プラットフォーム: 海洋データの画期的な進歩?

EMODnet、ヨーロッパの海洋観測およびデータ ネットワーク、ヨーロッパ全土からデータを収集して共有します。しかし、顕微鏡下でプランクトンを数えるなど、サンプルを手動で処理することはますます困難になっています。人工知能はこのプロセスを大幅に加速し、海洋データベースで何ができるかを再定義するでしょう。

イタリアのアドリア海からベルギーの北海沿岸へ移動します。でマリン ステーション オステンド、フランダース海洋研究所の研究者たちはすでにデジタルカメラとAIを使用してプランクトンの識別を加速しています。以前は研究室で丸 1 日かかっていた作業が、今ではわずか 30 分で完了します。

「私たちは、これらすべての種を認識することを学習した特定の画像に基づいてトレーニングされた AI モデルを持っています」と、VLIZ フランダース海洋研究所のプランクトン生態学者であるルーン・ラガイス氏は言います。「そのため、ほんの数分でサンプルを実際に分析できるようになります」完全な種のリストを入手すれば、時間とお金を大幅に節約できます」と彼女は付け加えました。

また、毎月のサンプリングの代わりに、海洋データを 24 時間デジタル的に収集できるようになりました。私たちはベルギーの調査船サイモン・ステビン号に乗って、さまざまなセンサーを備えた自律型水中プラットフォームでこれを可能にしている科学者たちに会いに行きました。

クラース・デノイト氏が欧州資金によるプロジェクトを主導DTO-バイオフロー、あらゆる種類のデータを将来の大規模データベースにフィードするための共通標準を開発します。

「私たちが本当に必要としているのは、長期間にわたる継続的なデータです。私たちは海の鼓動を正確に把握し、毎分何が起こっているかを知る必要があります」と彼は言います。

遠隔信号により水中のブイが解放され、貴重な音響録音が水面に浮かび上がります。

研究者たちは、ベルギー北海のさまざまな場所からこれらの録音を収集しています。実際の用途の 1 つは、ネズミイルカの存在を監視することです。ネズミイルカは、地元の生態系で上位の捕食者として重要な役割を果たす小型の海洋哺乳類です。

これらの動物は人間の聴覚を超えた音を発しますが、AI アルゴリズムが録音からそれらを検出できるため、研究者は年間を通して動物の動きをマッピングすることができます。

このデータは、洋上風力発電などの騒音の多い産業が、海ネズミイルカへの影響を最小限に抑えるための活動を計画するのに役立ちます。

「冬の間、それらはほとんど存在します」とVLIZフランダース海洋研究所の生物音響学者エリザベス・ドビュッシェール氏は観察します。「そして夏になると、ベルギーの海域ではそれらの存在が減少します。とても興味深いですね。オフショア産業が活動を計画することも興味深いかもしれません。」

海のデジタルツイン

近い将来、これらすべての継続的なデータ ストリームは、画期的なプロジェクトである海洋のデジタル ツインに集約されるでしょう。そのコアインフラストラクチャは、EU の資金による EDITO-Infraこのプロジェクトは、最近ブリュッセルでのイベントで発表されました。

「海洋のデジタル ツインは、コンピューター内の海洋のデジタル レプリカです。」とメルカトル オーシャン インターナショナルのデジタル海洋責任者、アラン・アルノー氏は説明します。そしてあなたはそれを一般の人々、そしてすべての科学者と意思決定者が利用できるようにしました。」

さまざまなデータ タイプを統合することにより、この仮想モデルは複雑な問題を解決するための強力なツールになります。シモン・ヴァン・ヘニップよりメルカトル オーシャン インターナショナルデジタルツインを共同開発している非営利団体（政府間組織に移行中）は、デジタルツインをプラスチック汚染に対処するためにどのように使用できるかを示しました。

「1990年代以来、私たちは地球規模で毎日の海のすべての流れを知っています。」とヴァン・ゲニップ氏は言います。「これは宝物です。なぜなら、それを使用して、粒子が海から海に入ったと思われる場所に仮想的に展開できるからです。」海岸。そして、この仮想プラスチック粒子はどこに行くのか、翌日の流れによってどこに運ばれるのか、などを知ることができます。そして最終的には、プラスチックがどのように海で運ばれるのかを知ることができるでしょう。そしてそれが、私たちが持っていない観測からは得られないモデルのおかげでできることなのです。」

現実世界の課題を解決する

ドイツの研究機関ヘレオンのケリー・ジョンソン氏が発表した別の応用例は、海草草原を回復する最も効果的な方法を見つけることに焦点を当てている。

「海洋のデジタルツインで私たちが注目しているのは、これをシミュレートするためにデータを接続できる機能です。」と研究者は言います。たとえば、海草草原が海岸の回復力に及ぼす影響や、波の高さや海岸侵食に影響を与える可能性があることを確認するために、特定の深さに植えられています。海草の牧草地が実際に影響を与える非常に興味深い結果がすでにいくつか見つかっています。これらのこと。したがって、これをテストできることは私たちにとって非常に重要です。」

海洋のデジタルツインは、政策立案者にとって変革をもたらすと期待されています。これにより、さまざまな海洋利用シナリオをモデル化し、決定を下す前に現実的な結果をテストできるようになります。

欧州委員会の海事・水産担当副局長であるケストゥティス・サダウスカス氏は、潜在的な利益について次のように概説しています。なぜなら、私たちは依然として漁業をしなければならないし、海洋エネルギーから発電しなければならず、海運をしなければならず、ケーブルを敷設しなければならないからです。私たちはそこで観光客として楽しむ必要があります...実際に出かける前にモデル化してみると、決断を下すのにコストがかかり、間違いが少なく、より正確な決断を下すことができます。」と彼は言います。

水中センサーから衛星観測、市民報告に至るまで、これらすべてのデータがデジタル ツインに統合されます。

「私たちは、海と呼ばれるこの偉大な資源を持続可能な形で利用したいと考えています。」とクラース・デノイト氏は強調します。「それができるのは、海を囲むさまざまな国と協力し、私たちが持っているすべてのデータを集めて、簡単にアクセスできます。」

完全に起動すると、海洋の欧州デジタルツイン豊富な海洋データを自由に利用できるようになり、研究者、政策立案者、企業、国民に海洋から持続的に利益を得る未来的な新しいツールを提供します。