Från strömmande bikupadata till akustik använder SAS maskininlärning, analys för att öka bipopulationerna

Publiceringsdatum: 20 maj 2020

BÄRA — SAS vill hjälpa till att rädda världens bästa pollinatör för livsmedelsgrödor – honungsbiet. Och det gör det precis i Triangelns bakgård.

För att sammanfalla med World Bee Day, bekräftade Cary-base programvaruanalysföretaget idag att det arbetar med tre separata projekt där teknik övervakar, spårar och förbättrar pollinatorpopulationer runt om i världen.

De inkluderar observation av realtidsförhållanden för bikupor med hjälp av ett "akustiskt streamingsystem"; arbetar med Appalachian State University om World Bee Count för att visualisera data om världens bipopulation; och avkodning av bikommunikation för att maximera deras mattillgång.

"Genom att tillämpa avancerad analys och artificiell intelligens på bikupas hälsa har vi ett bättre möjligheter som samhälle att säkra denna kritiskt viktiga del av vårt ekosystem och i slutändan vår livsmedelsförsörjning", säger Oliver Schabenberger, COO och CTO för SAS, i ett pressmeddelande. påstående.

ICKE-INVASIV ÖVERVAKNING AV BIKUPAS HÄLSA

Forskare från SAS IoT Division håller på att utveckla en "bioakustiskt övervakningssystem" att på ett icke-invasivt sätt spåra realtidsförhållanden för bikupor med hjälp av digitala signalbehandlingsverktyg och maskininlärningsalgoritmer tillgängliga i SAS Event Stream Processing och SAS Viya mjukvara.

Genom att koppla sensorer till SAS fyra Bee Downtown-bikupor på sitt huvudkontor i Cary, NC, startade teamet strömmande hivedata direkt till molnet för att kontinuerligt mäta datapunkter i och runt kupan, inklusive vikt, temperatur, luftfuktighet, flygaktivitet och akustik. In-stream maskininlärningsmodeller användes för att "lyssna" på bikupans ljud, vilket kan indikera hälsa, stressnivåer, svärmande aktiviteter och statusen för drottningen.

För att säkerställa att endast brummandet från bikupan användes för att fastställa bins hälsa och lycka använde forskare robust principal component analysis (RPCA), en maskininlärningsteknik, för att separera främmande eller irrelevanta ljud från inventeringen av ljud som samlats in av bikupans mikrofoner.

Forskarna fann att med RPCA-funktioner kunde de upptäcka arbetarbin som "rör" i samma frekvensområde som en jungfrudrottning piper efter en svärm, sannolikt för att bedöma om en drottning var närvarande. Forskarna designade sedan en automatiserad pipeline för att upptäcka antingen drottningsrör efter en svärm eller arbetarrör som uppstår när kolonin är drottningslös.

SAS sa att den akustiska analysen kan uppmärksamma biodlare på att drottningar försvinner omedelbart, vilket är mycket viktigt för att avsevärt minska andelen koloniförluster. Det uppskattas att den årliga förlusten för amerikanska bikupor överstiger 40 procent - och mellan 25-40 procent av dessa förluster beror på drottningens misslyckande.

Med detta system sa SAS att biodlare kommer att få en djupare förståelse för sina bikupor utan att behöva utföra tidskrävande och störande manuella inspektioner.

"Som biodlare själv vet jag omfattningen av bins inverkan på vårt ekosystem, och jag är inspirerad att hitta innovativa sätt att föda upp friskare bin till nytta för oss alla", säger Anya McGuirk, Distinguished Research Statistician Developer i IoT-divisionen på SAS.

Forskarna sa att de planerar att implementera det akustiska streamingsystemet mycket snart och fortsätter att leta efter sätt att bredda användningen av teknik för att hjälpa honungsbin – och i slutändan mänskligheten.

VISUALISERING AV VÄRLDENS POLLINATORBEFOLKNINGAR

SAS lanserar också en datavisualisering som kartlägger bin "räknade" runt om i världen World Bee Count, ett initiativ som grundas av centret för analysforskning och utbildning (CARE) vid Appalachian State University.

Målet: att engagera medborgare över hela världen att ta bilder av bin som ett första steg mot att förstå orsakerna till deras alarmerande nedgång, säger SAS.

"The World Bee Count tillåter oss att crowdsource bidata för att både visualisera vår planets bipopulation och skapa en av de största, mest informativa datamängderna om bin hittills", säger Joseph Cazier, professor och verkställande direktör vid Appalachian State Universitys CARE, i ett påstående.

I början av maj lanserades World Bee Count-appen för användare – både biodlare och allmänheten, alias "medborgardataforskare" – för att lägga till datapunkter till Global Pollinator Map. Inom appen kan biodlare ange antalet bikupor de har, och alla användare kan skicka in bilder på pollinatörer från sin kamerarulle eller via kameran i appen. Genom SAS Visual Analytics har SAS skapat en visualiseringskarta att visa bilderna som användarna skickar in via appen – som, enligt den, potentiellt skulle kunna ge insikter om de förhållanden som leder till de friskaste bipopulationerna.

I framtida skeden av detta projekt, sa SAS, kan den robusta datamängden som skapats från appen hjälpa grupper som universitet och forskningsinstitut att bättre strategisera sätt att rädda dessa livsviktiga varelser.

ANVÄNDA MASKIN ATT LÄRA ATT MAXIMERA BINAS TILLGÅNG TILL MAT

Som representerar Norden vann ett team från Amesto NextBridge 2020 SAS EMEA Hackathon, som utmanade deltagarna att förbättra hållbarheten med hjälp av SAS Viya. Deras vinnande projekt använde maskininlärning för att maximera bins tillgång till mat, vilket i sin tur skulle gynna mänsklighetens matförsörjning.

I samarbete med Beefutures, utvecklade teamet ett system som kan automatiskt upptäcka, avkoda och kartlägga bi-"vicklande" danser med hjälp av Beefutures observationsbikupor och SAS Viya.

"Att observera alla dessa danser manuellt är praktiskt taget omöjligt, men genom att använda videofilmer inifrån bikuporna och träna maskininlärningsalgoritmer för att avkoda dansen kommer vi att bättre kunna förstå var bin hittar mat", säger Kjetil Kalager, chef för teamet Amesto NextBridge och Beefutures. "Vi implementerade den här informationen, tillsammans med bikupans koordinater, solvinkel, tid på dygnet och jordbruk runt bikuporna i en interaktiv karta i SAS Viya och sedan kan biodlare enkelt avkoda denna bikupainformation och flytta till bättre lämpade miljöer vid behov."

SAS sa att denna systematiska realtidsövervakning av viftdanser gör att bin kan fungera som sensorer för sina ekosystem. Det kan också avslöja annan information som bin kommunicerar genom dans som kan hjälpa oss att rädda och skydda deras befolkning.

Ursprunglig artikelkälla: WRAL TechWire