Offline-Erkennung von Vogelstimmen mittels Künstlicher Intelligenz: Neue App analysiert Tierlaute direkt auf dem Smartphone
Die automatische Identifikation von Vogelgesängen durch Künstliche Intelligenz (KI) hat sich im Naturschutz etabliert. In abgelegenen Gebieten stellt jedoch das Fehlen einer Mobilfunkverbindung häufig ein Hindernis für die praktische Anwendung dar. Die neue Anwendung „BirdNET Live“ überwindet diese Einschränkung: Ihre KI-Modelle erkennen eine größere Anzahl von Arten als vergleichbare Programme und arbeiten vollständig lokal auf dem Smartphone, ohne auf eine Internetverbindung angewiesen zu sein. Dadurch können Forschende, Ranger und Bürgerwissenschaftler auch in entlegenen Regionen strukturierte akustische Erhebungen durchführen.
Innovative Lösung für Offline-Bestimmung
Bislang waren Anwendungen zur Tierstimmerkennung in der Praxis oft limitiert, da eine stabile Internetverbindung für die Echtzeitbestimmung in Wäldern oder Gebirgsregionen notwendig war. Die App „BirdNET Live“, eine Weiterentwicklung von „BirdNET“, stellt hier einen technologischen Fortschritt dar: Die zugrundeliegenden KI-Modelle wurden so optimiert, verkleinert und beschleunigt, dass sie direkt auf dem Smartphone ausgeführt werden können.
Weltweit sind etwa 11.000 Vogelarten bekannt; „BirdNET Live“ erkennt aktuell 8.927 davon. Zusätzlich identifiziert die App in Echtzeit und offline 268 Säugetierarten, 254 Insektenarten sowie 340 Amphibienarten. Insgesamt deckt die Anwendung fast 10.000 Tierarten akustisch ab – ein Wert, der von keiner anderen vergleichbaren App erreicht wird. Zum Vergleich: Die nächstbeste Offline-App erkennt etwa 2.300 Arten, erläutert Dr. Stefan Kahl von der Professur Medieninformatik der Technischen Universität Chemnitz.
Funktionalität und Zielgruppen
- Die App ist als Open-Source-Projekt konzipiert und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche in sieben Sprachen.
- Die erkannten Tiernamen werden in 25 Sprachen übersetzt.
- „BirdNET Live“ richtet sich primär an Fachkräfte im Naturschutz, Wissenschaftler, Studierende sowie engagierte Bürgerwissenschaftler, ist aber auch für Hobby-Ornithologen geeignet.
- Die Anwendung verfügt über spezielle Modi für strukturierte Felduntersuchungen, bei denen Tierlaute automatisch mit genauen Orts- und Zeitangaben erfasst und lokal gespeichert werden.
- Aufnahmen können später überprüft, exportiert oder mit Experten zur Validierung geteilt werden.
- Die App dient zudem als Lerninstrument, indem Nutzer ihre akustischen Funde direkt anhören und so ihre Artenkenntnis verbessern können.
Interdisziplinäre Entwicklung und Praxistauglichkeit
Die Entwicklung von „BirdNET Live“ erfolgte im Rahmen des Projekts „RangerSound“ durch eine enge Kooperation zwischen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, der Technischen Universität Chemnitz, der Nationalparkverwaltung Bayerischer Wald sowie der Firma Oekofor. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unterstützte das Vorhaben finanziell.
Das Ergebnis ist eine robuste, praxisorientierte App, die speziell für den Einsatz im Feld konzipiert wurde. In Kombination mit externen Mikrofonen kann das Smartphone geschützt und wasserdicht im Rucksack transportiert werden, während die App im Hintergrund kontinuierlich Daten aufzeichnet.
Technologische Fortschritte und Anwendungsbeispiele
Dr. Stefan Kahl betont, dass die lokale Ausführung der KI-Modelle auf Smartphones trotz scheinbarer Einfachheit einen bedeutenden technologischen Fortschritt darstellt. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit war entscheidend, um reale Herausforderungen im Feld zu erkennen und eine passgenaue Lösung zu entwickeln.
Die Universität Würzburg plant, „BirdNET Live“ in der Lehre einzusetzen, um Studierenden neue Möglichkeiten für standardisierte Datenerhebungen in Geländekursen und Abschlussarbeiten zu bieten. Darüber hinaus wird die App voraussichtlich auch in artenreichen, mobilfunkfreien Regionen wie dem Tieflandregenwald Ecuadors wertvolle Dienste leisten.
Für Ranger-Teams in Schutzgebieten ist die lokale Auswertung der Daten besonders nützlich, da sie während Kontrollgängen ohne Netzempfang sofort Informationen zur lokalen Artenzusammensetzung erhalten können, erläutert Dr. Simon Verdon vom Projekt „RangerSound“.
Hintergrundinformationen zu BirdNET
- „BirdNET“ gilt als weltweit führendes KI-System zur automatischen Erkennung von Vogelstimmen und ist ein De-facto-Standard im bioakustischen Monitoring.
- Das Citizen-Science-Projekt verzeichnet über zwei Millionen aktive Nutzer und mehr als sechs Millionen App-Downloads, mit über 250 Millionen verifizierten Naturbeobachtungen.
- Die gesammelten Daten fließen in globale Forschungsprojekte ein, beispielsweise in eine Studie zur Auswirkung von Lichtverschmutzung auf das Singverhalten von Vögeln, veröffentlicht im Fachjournal „Nature“.
- Kooperationspartner sind die Technische Universität Chemnitz und das Cornell K. Lisa Yang Center for Conservation Bioacoustics (USA).
Unterstützende Bildungsressourcen
Das Portal schlaumeise.org bietet begleitende Materialien, Tutorials und Projektideen für Bürgerwissenschaftler, Schulen sowie Lehrende und Lernende zu den Themen Bioakustik, Artenschutz und Künstliche Intelligenz.
Kontaktinformationen der wissenschaftlichen Ansprechpartner
- Dr. Stefan Kahl, Technische Universität Chemnitz, Telefon: +49 371 531-32219, E-Mail: stefan.kahl@informatik.tu-chemnitz.de
- Prof. Jörg Müller, Universität Würzburg, Telefon: +49 931 31-83378, E-Mail: joerg.mueller@uni-wuerzburg.de
