Video: Das KI-System kann die invasive Art Vespa velutina zuverlässig von der Europäischen Hornisse Vespa crabro an Köderstationen unterscheiden. © Thomas A. O’Shea-Wheller
Wie lässt sich die Invasion der problematischen Raubinsekten in Europa eindämmen? Forschende präsentieren nun das Alarmsystem „VespAI“, das eine automatisierte Früherkennung der Asiatischen Hornisse ermöglicht, sodass Behörden schnell Bekämpfungsmaßnahmen einleiten können. Dabei werden Insekten zu einer Überwachungsstation gelockt und mithilfe einer Overhead-Kamera erfasst. Künstliche Intelligenz kann dann die invasiven Hornissen unter den heimischen Besuchern der Futterschale präzise identifizieren und Alarm schlagen, berichten die Entwickler.
Der Natur machen zunehmend „Aliens“ zu schaffen: Der Mensch hat zahlreiche Tier- und Pflanzenarten auf der Erde verschleppt, die in ihrer neuen Heimat für Probleme sorgen. Durch das Fehlen von Feinden und weitere Vorteile können sie sich dort stark vermehren und immer weiter ausbreiten. Dabei können die Invasoren die ursprünglichen Ökosysteme in vielschichtiger Weise beeinträchtigen. Dies ist auch im Fall der Asiatischen Hornisse (Vespa velutina) zu befürchten. Die vor rund 20 Jahren aus Südostasien eingeschleppten Raubinsekten konnten sich seit ihrem Erstauftreten in Südeuropa immer weiter nach Norden ausbreiten. Mittlerweile haben sie sich bereits in Deutschland angesiedelt und auch schon Großbritannien erreicht. Neben Europa sind zudem nördliche Teile Asiens sowie seit kurzem auch die USA von der Invasion der Asiatischen Hornisse betroffen.
Mögliche Gefahr für Bienen und Ökosysteme
Für den Menschen stellt Vespa velutina keine erhöhte Gefahr dar, denn sie ist nicht besonders aggressiv – ähnlich wie unsere heimische Hornisse (Vespa crabro), der fälschlicherweise Angriffslust nachgesagt wird. Problematisch erscheint dagegen eher der besondere Appetit der Asiatischen Hornissen auf Honigbienen und andere Fluginsekten, die ohnehin schon durch verschiedene Schadfaktoren unter Druck stehen. Inwieweit die Raubinsekten die Imkerei tatsächlich bedrohen oder die Ökosysteme durcheinanderbringen könnten, ist zwar noch unklar. Grundsätzlich gilt aber: Die Ausbreitung beziehungsweise das Überhandnehmen der invasiven Hornissenart soll in Europa verhindert werden.
Damit die zuständigen Behörden die Nester beseitigen können, müssen die Brummer aber erst erkannt und gemeldet werden. Dieser Prozess läuft bisher allerdings wenig effektiv ab, denn es fehlt oft der Kennerblick. „Leider handelt es sich bei den meisten eingereichten Meldungen um falsch identifizierte einheimische Arten, was für die Behörden einen enormen Aufwand bedeutet“, sagt Seniorautor Peter Kennedy von der University of Exeter. Erst-Autor Thomas O’Shea-Wheller führt fort: „Unser Ziel war es deshalb, ein Überwachungssystem zu entwickeln, das jeder – vom Behörden-Mitarbeiter bis zum Imker – nutzen kann“.
Technischer Expertenblick
Bei ihrem Konzept „VespAI“ werden Insekten zunächst durch ein spezielles Ködermaterial zu einer Überwachungsstation gelockt. Die Schale steht dabei im Visier einer Kamera, die mit einem Prozessor verbunden ist. Wenn ein Insekt von der ungefähren Größe einer Hornisse auftaucht, wird ein KI-Algorithmus aktiviert, der von entwickelt wurde, um die Asiatische Hornisse und die europäische Hornisse automatisch auseinander zu halten. Das System wurde dazu darauf trainiert, die spezifischen Merkmale beider Arten zu erkennen. Unter anderem besitzt Vespa velutina im Gegensatz zur heimischen Hornisse weniger gelbe Binden, ist insgesamt etwas dunkler und hat schwarz-gelb gefärbte Beine. Wenn VespAI die Invasorin erkannt hat, sendet das System eine Warnung an die Benutzer, damit weitere Schritte eingeleitet werden können.
Getestet haben die Entwickler den Prototyp ihres Systems auf der Kanalinsel Jersey, die die Asiatische Hornisse bereits erobert hat. Wie sie berichten, erwies sich das System dabei als äußerst effektiv und zuverlässig: Obwohl sich auf den Lock-Stationen viele verschiedene Insekten einfanden, konnte der Erkennungsalgorithmus von VespAI erfolgreich die invasive Art identifizieren. „VespAI tötet auch keine Nichtzielinsekten wie andere Systeme“, hebt Kennedy hervor. “Das Konzept ermöglicht es, dass lebende Hornissen anschließend bis zum Nest zurückverfolgt werden können, was die einzig wirksame Möglichkeit ist, sie zu beseitigen“, so der Wissenschaftler.
Das Team wird sich nun der weiteren Entwicklung und der Bereitstellung von Geräten widmen. „VespAI hat sich als ein effizientes und kostengünstiges System für die automatische Erkennung von invasiven Hornissen erwiesen. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse dabei die Leistungsfähigkeit der maschinellen Bildverarbeitung bei der Überwachung von Arten auf: Sie könnte zukünftig als ein robustes Werkzeug für Kontroll-, Schutz- und Forschungsanwendungen dienen“, schreiben die Autoren.
Quelle: University of Exeter, Fachartikel: Nature, Communications Biology, doi: 10.1038/s42003-024-05979-z
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