Wat heeft een zeehond aan AI?
Wat heeft een zeehond aan AI?
Hoe satelietbeelden en AI kunnen bijdragen aan biologisch onderzoek
Lesson duration is: 50 minIntroduction
Instructions
Items in this lesson
Wat heeft een zeehond aan AI?
Hoe satelietbeelden en AI kunnen bijdragen aan biologisch onderzoek
This item has no instructions
Informatie voor de docent
Vooraf
Deze les gaat over het gebruik van data en kunstmatige intelligentie (in dit geval om zeehonden te tellen). Ook het lezen/interpreteren van grafieken komt aan bod.
Benodigdheden
Iconen
Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan
Toon notities bij elke dia
Navigeren door de les
Vergroot een afbeelding
Klik hier
Hotspot met meer informatie
laptop voor elke leerling
This item has no instructions
Leerdoelen
Na deze les...
...ken je het verschil tussen grijze en gewone zeehonden.
...weet je wat de bedreigingen voor zeehonden zijn.
...heb je enig idee gekregen van de complexiteit van zeehondenonderzoek en -tellingen.
...weet je hoe AI kan helpen bij deze tellingen.
...en kun je aangeven hoe AI kan helpen om zeehonden in de toekomst te beschermen.
This item has no instructions
Tekst
In dit korte stukje video zie je hoe zeehonden in de Waddenzee momenteel geteld worden. Een arbeidsintensief proces.
Laat leerlingen vooraf een schatting doen van het aantal zeehonden in de Waddenzee, en/of het aantal zeehonden in de cirkel.
Twee soorten zeehonden in Nederland
gewone zeehond
lengte: 1,6 m (man)
gewicht: 87 kg
grijze zeehond
lengte: 2,5 - 3 m (man)
gewicht: 350 kg
Toelichting
In de Waddenzee komen deze twee soorten zeehonden voor.
Laat de leerlingen kijken naar de verschillen (klik op het oogje, de hotspot) De volgende vraag gaat hierover.
Vraag
Welk type zeehond is dit?
Typ hier je antwoord:
Antwoord:
Grijze zeehond
Vraag
De grijze zeehond (Halichoerus grypus) en gewone zeehond (Phoca vitulina) komen allebei in de Waddenzee voor. Wat is waar?
De gewone zeehond en de grijze zeehond kunnen onderling paren en jongen krijgen
De gewone zeehond en de grijze zeehond zijn nauw aan elkaar verwant maar kunnen niet samen jongen krijgen
De gewone zeehond en de grijze zeehond kunnen samen geen jongen krijgen
De gewone zeehond en de grijze zeehond behoren tot hetzelfde geslacht, maar tot verschillende soorten
Toelichting
Doel van deze vraag is het ophalen van kennis over het soortsbegrip. Is dat (nog) niet behandeld, dan kun je deze vraag overslaan.
Of je gebruikt deze vraag om het soortsbegrip en de binaire nomenclatuur uit te leggen (biologie).
Onderzoek naar zeehonden
Indeling van de Nederlandse Waddenzee in zeehonden-telgebieden. Bron: Brasseur et al. (2013)
Toelichting
Elk jaar worden in de Waddenzee systematisch de zeehonden geteld, vanuit een vliegtuigje aan de hand van foto's. Ook in Duitsland en Denemarken gebeurt dat, op dezelfde manier. Dit is een arbeidsintensief proces. Op deze kaart zie je hoe de Waddenzee is ingedeeld in 11 telgebieden. Keer op keer worden hier de zeehonden geteld, om trends in aantallen te kunnen volgen.
Onderzoek naar zeehonden
Bron: Brasseur et al. (2013)
Wat kun je opmaken uit deze grafiek?
Geef in de volgende dia je antwoord(en)!
Klik op de afbeelding om deze te vergroten
Toelichting
Tellingen en schattingen van de zeehondenpopulatie in de Nederlandse Waddenzee, voor beide soorten.
De volgende dia stelt de vraag 'Wat kun je opmaken uit de grafiek die je net gezien hebt?' Bereid de leerlingen alvast voor op die vraag, geef ze even de tijd om goed te kijken (wijs ze eventueel op de legenda) en klik daarna door naar de volgende dia.
Vraag
Wat kun je opmaken uit deze grafiek?
(meerdere antwoorden mogelijk)
Typ hier je antwoord:
Voorbeelden van antwoorden:
Er zijn veel meer gewone zeehonden dan grijze zeehonden in de Waddenzee.
Grijze zeehonden komen pas sinds 1980 in de Waddenzee voor.
Het gaat goed met de zeehonden.
Honderd jaar geleden waren er véél meer zeehonden in de Waddenzee.
Rond 1980 zit er een dipje in de aantallen gewone zeehonden.
Pas vanaf 1960 zijn er betrouwbare tellingen van zeehonden in de Waddenzee.
Welke oorzaken zou de enorme afname van het aantal zeehonden sinds 1920 kunnen hebben?
Mogelijke antwoorden:
- ziekte
- jacht (voedsel)
- jacht (bont)
- emigratie
Jacht is de belangrijkste oorzaak van de daling.
Huidige bedreigingen voor zeehonden
jacht
gebrek aan voedsel (concurrentie met visserij)
lawaai (bouw windmolens, scheepvaart)
afname leefgebied
vervuiling (pcb's, microplastics)
This item has no instructions
Zeehonden worden geteld door foto's te maken vanuit vliegtuigjes.
Vervolgens worden de zeehonden handmatig geteld vanaf de foto's. Wat een klus!
Op de volgende dia zie je zo'n foto.
Wie heeft als eerste het juiste aantal zeehonden
(+/- 3) geteld?
Bescherming nodig - dus tellen
This item has no instructions
Hoeveel zeehonden tel je?
Steek je
vinger op als
je het weet!
Toelichting
Het juiste antwoord is 79.
Wetenschappers hebben een AI-systeem 'gevoerd' met heel veel van dit soort foto's.
Ook de aantallen zeehonden op de foto's zijn ingevoerd.
Op den duur kon AI zelf de zeehonden herkennen en tellen...tel uit je winst!
Tijdrovend, duur, niet nauwkeurig....dat kan beter!
This item has no instructions
Is er een andere manier om aan de foto's te komen, die AI kan analyseren?
De fotovluchten zijn duur en lastig. De foto's worden alleen genomen op plaatsen waar zeehonden verwacht worden.
Als zeehonden wegtrekken mis je ze dus...
Nieuw probleem: vliegtuigjes: duur en 'willekeurig'
Toelichting
Denk je een probleem opgelost te hebben (het handmatige tellen, nu via AI), blijkt er nóg een probleem te zijn: het maken van de foto's die voor de tellingen nodig zijn is duur en (omdat er erg laag gevlogen moet worden) enigszins riskant.
Bovendien stuur je als onderzoeker dit vliegtuigje alleen naar plaatsen waar je zeehonden verwacht. Soms trekken zeehonden uit de Waddenzee opeens naar Engeland. Dan tel je met deze methode dus veel minder zeehonden, terwijl ze er nog steeds zijn.
Oplossing: gebruikmaken van satellietfoto's!
Toelichting
De oplossing is: gebruik maken van satelietfoto's. Satelieten maken non-stop foto's van de hele aarde. Door in te zoomen op het onderzoeksgebied kun je ook zeehonden tellen.
Satellieten maken overal foto's, dus je kunt de hele wereld afzoeken op zeehonden (via AI).
Maar...resolutie van satellietfoto's is zo klein dat AI het verschil tussen grijze en gewone zeehonden niet kan 'zien'. Wat nu?
Oplossing, en meteen een nieuw probleem:
Toelichting
Via AI is het mogelijk om zeehonden te tellen op satelietfoto's. Maar er doemt een nieuw probleem op: Doordat de foto's van zo grote afstand gemaakt worden, is de resolutie (te) laag om het verschil tussen gewone en grijze zeehonden te zien.
En ja, dat is wél belangrijk.
Gewone zeehonden die uitrusten op zandplaten liggen dubbel zover uit elkaar als grijze zeehonden. Dat weerspiegelt wellicht een verschil in vatbaarheid voor ziektes.
AI kan dit verschil prima 'leren'.
bron: Wageningen World 2023 nr 2
Oplossing door middel van AI?
Toelichting
Nieuw onderzoek laat zien dat gewone zeehonden meer aan 'social distancing' (afstand houden) doen dan grijze zeehonden. Ze liggen dus verder uit elkaar. Dat verschil kan AI herkennen en op die manier kan AI de twee soorten zeehonden apart tellen. Zie volgende dia voor meer specifieke informatie (kan ook overgeslagen worden)
Achtergrond
Wetenschappers denken dat dit verschil in afstand te maken heeft met een zwakker immuunsysteem bij gewone zeehonden. Door verder uit elkaar te liggen zullen ze elkaar minder snel besmetten met ziektekiemen.
Onderzoekers van Wageningen Marine Research en het NIOZ kwamen dit verschil tussen beide soorten op het spoor bij de bestudering van luchtfoto's van de Waddenzee.
'Het is mogelijk dat de grotere onderlinge afstanden die we bij gewone zeehonden zien een evolutionaire reactie weerspiegelen op de gevoeligheid van de soort voor ziekteverwekkers. Gewone zeehonden lijken minder resistent te zijn tegen ademhalingsvirussen. Tijdens uitbraken van het zeehondenvirus werden populaties van gewone zeehonden gehalveerd, terwijl grijze zeehonden relatief ongedeerd bleven.
De verschillen tussen de beide soorten zeehonden kunnen worden gebruikt voor soortidentificatie. Zeehonden zijn vanuit de ruimte (!) te zien, maar niet goed genoeg om de soort te bepalen. Door gebruik te maken van ruimtelijke patronen hebben we een nieuw hulpmiddel bij het identificeren van soorten op satellietbeelden.'
Achtergrond: Gewone zeehonden die uitrusten op zandplaten liggen dubbel zover uit elkaar als grijze zeehonden
Deze dia kan ook overgeslagen worden.
Wat heeft een zeehond dus aan AI?
Toelichting
Dit was de startvraag van deze les. Leerlingen denken nu na over het nut van dit tellen van zeehonden. Voor een individuele zeehond is dit natuurlijk niet zinvol, maar wellicht wel om de soort(en) te beschermen. Dalingen kunnen snel worden waargenomen, oorzaken gezocht en mogelijk weggenomen worden (bijv. de plaatsing van windmolenparken; overbevissing)
Noem drie dingen die je van deze les zijn bijgebleven
(geef drie aparte antwoorden)
Toelichting
Deze opdracht zorgt ervoor dat leerlingen even terugblikken op wat ze de afgelopen les gedaan hebben. Wat blijft er hangen? Hebben ze wat geleerd?
Na deze les...
...ken je het verschil tussen grijze en gewone zeehonden.
...weet je wat de bedreigingen voor zeehonden zijn.
...heb je enig idee gekregen van de complexiteit van zeehondenonderzoek en -tellingen.
...weet je hoe AI kan helpen bij deze tellingen.
...en kun je aangeven hoe AI kan helpen om zeehonden in de toekomst te beschermen!
Gefeliciteerd!
This item has no instructions
Vond je dit een interessante les?
Dan is één van de volgende opleidingen misschien wat voor jou:
Geïnspireerd?
Of bekijk deze video:
Extra
Recent bericht over aantallen zeehonden in de Waddenzee: https://www.wur.nl/nl/onderzoek-resultaten/onderzoeksinstituten/marine-research/show-marine/grijze-zeehondenaantallen-blijven-nog-steeds-toenemen-in-de-waddenzee.htm
In het filmpje in de volgende dia zie je hoe gedetailleerd de beelden zijn die satellieten maken.
Je ziet de gaten in het ijs waar ringelrobben boven 'water' komen om te ademen en waar ze hun jongen laten liggen zolang die niet kunnen zwemmen. Als de sneeuw in het voorjaar wegsmelt, liggen de jongen open en bloot.
Even later zie je de sporen (!) van een ijsbeer die blijkbaar feilloos die gaten wist te vinden.
Toetje: satellietbeelden van ringed seals (ringelrobben) in het Noordpoolgebied
Toelichting
De beelden op de volgende slide laten zien wat je op satelietbeelden allemaal kunt zien. Het dient geen specifiek lesdoel, maar het zijn wel mooie beelden.
This item has no instructions
De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!
Feedback gevraagd
Link naar vragenlijst voor leerlingen:
ut.onl/leerling4tu
De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!
Feedback gevraagd
Vragenlijst voor docenten
Link naar vragenlijst voor docenten:
ut.onl/docent4tu
This item has no instructions
* Monitoring van gewone en grijze zeehonden in de Nederlandse Waddenzee 2002-2012 (2013)
Brasseur, S.M.J.M.; Cremer, J.S.M.; Dijkman, E.M.; Verdaat, J.P. Wageningen: WOT Natuur & Milieu (WOt-werkdocument 352)
* Medewerkers van Wageningen Marine Research
* Wageningen World 02 2023. (2023, 12 december). Issuu. https://issuu.com/wageningenur/docs/ww_02_nl2023
Bronnen
This item has no instructions