Καταμετρώντας όλα τα δέντρα του κόσμου

Πόσα δέντρα θα φανταζόσασταν ότι φύονται στη δυτική Σαχάρα; Η απάντηση μπορεί να σας εκπλήξει: τουλάχιστον 1,8 δισεκατομμύρια, σύμφωνα με μελέτη που ανέλυσε δορυφορικές εικόνες με αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης.

Σύντομα, εκτιμούν οι ερευνητές, η νέα τεχνολογία ίσως επιτρέψει την καταμέτρηση όλων των δέντρων της Γης, μια εξέλιξη που θα βελτίωνε τα μοντέλα του παγκόσμιου κλίματος, την κατανόηση των δασικών οικοσυστημάτων, αλλά και τη διαχείριση εκτάσεων σε μεγάλη κλίμακα.

Μέχρι σήμερα, η καλύτερη εκτίμηση που έχει δημοσιευτεί για το θέμα έκανε λόγο για περίπου τρία τρισεκατομμύρια δέντρα σε όλο τον πλανήτη. Όμως η εκτίμηση αυτή βασίστηκε σε περιορισμένες δειγματοληψίες και στατιστικές μεθόδους, και σύμφωνα με τη νέα μελέτη ο συνολικός αριθμός δέντρων είναι πιθανότατα πολύ μεγαλύτερος.

Η μελέτη κάλυψε έκταση 1,3 εκατ. τετραγωνικών χιλιομέτρων στη Δυτική Αφρική (Πηγή: Martin Brandt)

Το βασικό εμπόδιο στην καταμέτρηση δέντρων από το Διάστημα είναι η σχετικά μικρή ανάλυση των δορυφορικών εικόνων, στις οποίες κάθε εικονοστοιχείο (pixel) αντιστοιχεί σε έκταση τουλάχιστον 100 τετραγωνικών μέτρων. Σε τέτοιες εικόνες, το μόνο που μπορεί κανείς να μετρήσει με ακρίβεια είναι το ποσοστό δασοκάλυψης.

Ωστόσο τα τελευταία χρόνια μια νέα γενιά εμπορικών δορυφόρων έχει αυξήσει σημαντικά την ανάλυση, και η αμερικανική κυβέρνηση έχει χαλαρώσει τους περιορισμούς όσον αφορά τη δημοσίευση εικόνων υψηλής ακριβείας.

Αυτόματη καταμέτρηση

Στη νέα μελέτη, η οποία παρουσιάζεται στο Nature, διεθνής ερευνητική ομάδα εξετάζει 11.000 εικόνες από δορυφόρους της NASA, με ανάλυση 0,5 μέτρων ανά εικονοστοιχείο, προκειμένου να καταμετρήσει μεμονωμένα δέντρα και θάμνους με κομοστέγη (φύλλωμα) διαμέτρου 2 μέτρων και άνω.

Ήταν ένα γιγάντιο έργο, το οποίο δεν θα ήταν εφικτό να ολοκληρωθεί χωρίς τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης. Σε πρώτη φάση, η ερευνητική ομάδα εκπαίδευσε έναν αλγόριθμο μηχανικής μάθησης τροφοδοτώντας τον με χιλιάδες δορυφορικές εικόνες στις οποίες τα περιγράμματα μεμονωμένων δέντρων είχε σημειωθεί με το χέρι. Αφότου έμαθε να αναγνωρίζει δέντρα, ο αλγόριθμος τροφοδοτήθηκε με δορυφορικές εικόνες της δυτικής Σαχάρας και της περιοχής Σαχέλ της Δυτικής Αφρικής. Μπόρεσε έτσι να προσδιορίσει όχι μόνο το πλήθος, αλλά και τη θέση και το μέγεθος των δέντρων σε μια έκταση 1,3 εκατομμυρίων τετραγωνικών χιλιομέτρων.

«Μας εξέπληξε το γεγονός ότι υπάρχουν αρκετά είδη δέντρων στην έρημο Σαχάρα, δεδομένου ότι, μέχρι σήμερα, οι περισσότεροι πίστευαν ότι δεν υπάρχουν καθόλου δέντρα» λέει ο Μάρτιν Μπραντ, καθηγητής του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης και επικεφαλής της μελέτης.

Η καταμέτρηση 1,8 δισεκατομμυρίων δέντρων «θα ήταν αδύνατη χωρίς αυτή την τεχνολογία. Πιστεύω μάλιστα ότι η εξέλιξη αυτή σημαίνει την αρχή μιας νέας εποχής για την επιστήμη» καμαρώνει ο καθηγητής.

Όπως επισημαίνει, τα δέντρα που φύονται μεμονωμένα, έξω από δάση, δεν περιλαμβάνονται στα σημερινά μοντέλα του παγκόσμιου κλίματος, κάτι που περιορίζει την ακρίβειά τους.

Στο μέλλον, η βελτίωση των δορυφορικών εικόνων και των αλγορίθμων μηχανικής μάθησης θα μπορούσε να επιτρέψει όχι μόνο την καταμέτρηση όλων των δέντρων του κόσμου αλλά και τον προσδιορισμό του είδους στο οποίο ανήκει το καθένα.

Όπως φαίνεται, ο πλανήτης μόλις έγινε λίγο πιο πράσινος.