Jeden Tag verenden unzählige Fische in den Flüssen, weil ihre natürlichen Schwimmwege versperrt werden. Das gilt auch für die mittlerweile vom Aussterben bedrohte Meerforelle. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD will mit Methoden der Künstlichen Intelligenz die Laichwanderung der Meerforelle noch besser verstehen – und so Grundlagen für geeignete Maßnahmen zu ihrem Schutz schaffen.

Die bis zu einem Meter lange Meerforelle lebt an den europäischen Küsten des Atlantiks, der Nord- und Ostsee. Im Winter verlässt sie zum Laichen das kalte Salzwasser und kämpft sich flussaufwärts in Süßwasserregionen vor, um Kuhlen im kiesigen Untergrund zu buddeln und ihre Eier abzulegen. Danach kehrt sie wieder ins Meer zurück. In vielen Fließgewässern Mitteleuropas behindern allerdings Wasserkraftwerke und Rückstauung die natürlichen Wanderwege der Meerforelle. Auch wenn bereits vielerorts Fischtreppen gebaut wurden, bleiben immer noch viele Tiere beispielsweise in den Turbinen der Wasserkraftanlagen hängen. Dass etwas gegen das Aussterben der Meerforelle getan werden muss, darüber sind sich viele Umweltaktivisten im Klaren.

Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, mehr Wissen über die Laichwanderung der Meerforelle zu erwerben. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD in Rostock haben zu diesem Zweck ein KI-System entwickelt, das die Zählung der Meerforellen vereinfacht, indem es Bildsequenzen von Unterwasserkameras auswertet. Dazu wurde zunächst ein neuronales Netzwerk mit Unterwasservideo-Aufnahmen darauf trainiert, die Meerforelle von vorbei schwimmenden Blättern und anderen Fischen zu unterscheiden. Genutzt wurden hierfür Methoden des Deep Learning.

Schnelle Zählung der Fische mit KI

Zum Einsatz kommt das vom Fraunhofer IGD entwickelte KI-System seit 2018 in Mecklenburg-Vorpommern. Die dortige Landesregierung hat das private Institut für Fisch und Umwelt in Rostock mit einer wissenschaftlichen Zählung der Meerforellen beauftragt. Bisher wurden dazu Engpässe in Flüssen eingebaut. Die Forellen mussten diese passieren und wurden von Kameras überwacht. Die manuelle Auswertung der Aufnahmen war jedoch sehr zeitaufwendig und dauerte etwa drei Monate. Mit dem vom Fraunhofer IGD entwickelte KI-System benötigen die Fachkräfte des Instituts für Fisch und Umwelt dafür lediglich fünf Tage. Ein weiterer Vorteil: Statt wie bisher nur fünf bis sechs Flüsse auf das Vorkommen von Meerforellen zu untersuchen, kann es nun flächendeckend in weiten Teilen Norddeutschlands beobachtet werden.

Künstliche Intelligenz leistet hier somit einen wichtigen Beitrag zum Natur- und Artenschutz.