71% unseres Planeten sind bedeckt von Ozeanen – und 3 Milliarden Menschen leben täglich in Abhängigkeit von deren biologischer Vielfalt [1]. Korallenriffe sind einer der wichtigsten Lebensräume der Meere, Quelle vieler wichtiger medizinischen Forschungen [2] und ein natürlicher Schutz vor Küstenerosionen. Um zum Wiederaufbau dieser wertvollen Lebensräume beizutragen und die Meeresforschung zu unterstützen, setzt das Schweizer Unternehmen "Stream Ocean" KI-gesteuerte Kameramodule in Korallenriffen auf den Malediven ein.
Ein Indikator für den Gesundheitszustand eines Korallenriffs ist seine Artenvielfalt [3]. Eine KI, die alle vorbeischwimmenden Tiere beobachtet und identifiziert, ist daher ein guter Weg um den Erfolg von Schutzprojekten zu dokumentieren. Zusätzlich kann so ein tieferer Bezug zwischen Investoren und Schutzprojekten geschaffen werden. Die Beobachtung von Ökosystemen ist allerdings sehr kostspielig und leidet häufig unter begrenzten finanziellen Mitteln. Auch der Zugang zu Strom und anderen Ressourcen kann ein Problem sein.
Die von Stream Ocean eingesetzten Türme bestehen im Wesentlichen aus einem Solarpanel, einem Dreifuß für, einer kostengünstigen Mikro-HD-Kamera und einem Internet-Router.
Aufgrund der Ressourcenknappheit auf den Malediven sind sie zum Großteil aus Altmetall gebaut. Die letzte fehlende Komponente war eine Softwarelösung, welche die generierten Daten verarbeitet und speichert. Individuell auf das Projekt abgestimmte Lösungen kosten allerdings rund 30.000€ allein in der Entwicklungsphase, das Material in der Produktion kann weitere 10-12.000€ erfordern [4].
„Wir sind uns auf einer Messe begegnet und haben schnell gemerkt, dass wir auf der gleichen Wellenlänge sind.“
Mithilfe des Online-Konfigurators und dem Support von PCB Arts war Stream Ocean in der Lage, eine ideale Lösung für ihre Bedürfnisse zu einem deutlich niedrigeren Preis zu finden.
"EdgeKit" basiert auf der NVIDIA Jetson Technologie und ist seit 2022 im Portfolio der PCB Arts. Es verarbeitet und speichert die gesammelten Daten, Außerdem ermöglicht es, durch ein Cloud-basiertes Dashboards, die Festplattenauslastung und den Online-Status aller Türme in Echtzeit zu verfolgen. So wissen die Helfer, wann etwas nicht in Ordnung ist oder sie Festplatten austauschen müssen, ohne die Türme einzeln im Meer aufsuchen zu müssen. EdgeKit hat außerdem den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs, so dass selbst bei bewölktem Wetter den Türmen nicht der Strom ausgeht [5].
Dank der Funktion des Online live-pricing im EdgeKit Konfigurator kann jeder Interessent direkt den Produktpreis sehen, ohne erst ein Angebot anfordern zu müssen.
"Wir haben gerade unsere ersten EdgeKits auf den Malediven in Betrieb genommen und sind sehr zufrieden. Diese Aufnahme zeigt einen Schwarzspitzenhai, den wir direkt heute sichten konnten." (David Lunsford, CEO von Stream Ocean)
Am ersten Tag des Einsatzes konnte mit Hilfe von EdgeKit bereits ein Schwarzspitzenhai beobachtet werden - ein großer Erfolg für ein Korallenriff-Schutzprogramm.
In der Regel beinhaltet der Prozess einer kundenspezifischen Entwicklung ein Kick-Off Meeting mit Erstellung eines Lasten- und Pflichtenhefts sowie eines Kostenvoranschlags, gefolgt von der Konzeption und der Entwicklung der Platinen. Als nächstes muss ein Prototyp gebaut und die Design Verification Tests durchgeführt werden. Ebenfalls muss eine Zertifizierungs- und Produktionsplanung stattfinden. Daraus setzen sich die beschrieben hohen Initial- und Produktionskosten bei Individualentwicklungen zusammen.
Der Entwicklungsprozess mit uns ist anders:
- In einem ersten Gespräch wurde das Projekt von Stream Ocean vorgestellt und verschiedene Lösungsansätze im Hinblick auf Kundenwünsche und Umsetzbarkeit besprochen. Beispielsweise wurde entschieden, wie groß das System höchstens sein dürfte und ob es in einer Röhre unter Wasser oder in einem Schaltkasten über der Wasseroberfläche platziert werden sollte.
- Anschließend wurde gemeinsam eine technische Konfiguration ausgewählt.
- Der Bau von EdgeKit erfolgte innerhalbe weniger Wochen, da PCB Arts die meisten seiner Teile in Deutschland vorrätig hält.
- Die Cloud-Monitoring Software EdgeFleet wurde auf allen Computern vorinstalliert, inklusive kostenfreier Änderung des Codes nach Kundenwunsch.
"Für uns ist es wichtig, zuverlässige Technik zu liefern, da die Türme installiert und monatelang unberührt bleiben." (Saber Kaygusuz, Geschäftsführer von PCB Arts)
Neben der Möglichkeit, alle EdgeKits farblich und mit individuell gelaserten Logos zu gestalten, basieren alle Computer auf der NVIDIA Jetson Technologie. NVIDIA Jetson ist die weltweit führende Plattform für autonome Maschinen und andere eingebettete Anwendungen. Es ist ideal für KI-basierte Bildverarbeitungsanwendungen und zur Durchführung von Machine Vision Aufgaben wie Bildklassifizierung, Bildsegmentierung oder Objekterkennung. Die NVIDIA Jetson Recheneinheiten sind kompatibel mit Open Source ComputerVision Software und Machine Learning Bibliotheken wie OpenCV oder, wie in diesem Fall, dem YOLO-Algorithmus.
EdgeKit ist auf Edge Computing oder genauer gesagt, Edge AI spezialisiert. Bei dem Begriff Edge geht es darum, Daten möglichst nah an dem Ort zu verarbeiten, an dem sie generiert werden. Das ermöglicht eine Verarbeitung mit höherer Geschwindigkeit und in größerem Volumen.
Haben Sie Fragen zu diesem Projekt oder zu unseren Edge-AI Lösungen für Ihr eigenes Projekt? Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!
E-Mail: mail@pcb-arts.com
Quellen
[1] „Biodiversity underpins all fishing and aquaculture activities, as well as other species harvested for food and medicines. Over three billion people depend on marine and coastal biodiversity for their livelihoods […]. Fish continues to be one of the most-traded food commodities worldwide. It is especially important for developing countries, sometimes worth half the total value of their traded commodities.“ - UNICEF’s Convention on Biological Diversity, https://www.cbd.int/article/food-2018-11-21-09-29-49
[2] „Coral reefs are some of the most diverse and valuable ecosystems on Earth. Coral reefs support more species per unit area than any other marine environment […]. Scientists estimate that there may be millions of undiscovered species of organisms living in and around reefs. This biodiversity is considered key to finding new medicines for the 21st century. Many drugs are now being developed from coral reef animals and plants as possible cures for cancer, arthritis, human bacterial infections, viruses, and other diseases.“ - US National Ocean Service, https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_corals/coral07_importance.html
[3] “Scientists have long hypothesized that biodiversity is of critical importance to the stability of natural ecosystems and their abilities to provide positive benefits such as oxygen production, soil genesis, and water detoxification to plant and animal communities, as well as to human society. […] Although theoretical studies have supported this claim, scientists have struggled for the past half-century to clearly isolate such an effect in the real world. This new study does just that.“ - USGS, https://www.usgs.gov/news/biodiversity-critical-maintaining-healthy-ecosystems
[4] In this case of 10 EdgeKits for Stream Ocean’s project
[5] EdgeKit needs about 20 watt, depending on the configuration