Projekt 5: Bewertung und Verständnis der sich verändernden Morphologien im Zeitalter des Klimawandels – Multi-modale Analyse von Sammlungen
Hauptforschende: Chris Biemann and Mariella Herberstein
Doktorand: Jingheng Pan
Dieses Projekt nutzt modernste KI-basierte Objekterkennungstechnologien, um die Morphologie von Sammlungsstücken in der Biologie zu untersuchen, insbesondere bei Insekten und Spinnen. Fortschrittliche Modelle wie RAM (Recognize Anything Model) und SEEM (Segment Everything Everywhere Model) ermöglichen eine automatische und präzise Analyse morphologischer Merkmale, ohne auf vorherige Kategorien angewiesen zu sein. Ziel ist, diese Technologien auf umfangreiche historische Sammlungen anzuwenden, um Veränderungen in Formen, Größen, Farben und Haarbedeckung im Zusammenhang mit Umweltfaktoren und Klimawandel zu erfassen.
Der multi-modale Ansatz kombiniert Bilder, Metadaten sowie Umweltinformationen, um den Einfluss klimabedingter Veränderungen auf phänotypische Merkmale besser zu verstehen. Durch den Vergleich verschiedener Sammlungen – sowohl historischer als auch aktueller – soll ein systematischer Einblick in die Morphologie-Entwicklung im Laufe der Zeit gewonnen werden. Die entwickelten Tools sollen hochgradig generalisierbar sein und eine breite Anwendung bei verschiedenen Taxa und Sammlungsarten ermöglichen.
Die Forschungsarbeit gliedert sich in drei zentrale Phasen. Zunächst erfolgt die sorgfältige Datenerhebung und -aufbereitung aus wissenschaftlichen Sammlungen, wobei alte und neue Daten systematisch gesammelt und strukturiert werden. Anschließend werden die Daten mittels spezialisierter Objekt-Erkennungsmodelle analysiert, wobei bestehende Modelle individuell angepasst und weiterentwickelt werden, um eine optimale Leistung zu erzielen. Im letzten Schritt wird eine systematische multi-modale Analyse durchgeführt, bei der morphologische Veränderungen über Zeit und zwischen Populationen aufgedeckt werden. Dabei werden automatisierte Verfahren zur Erkennung von Extremwerten und Mustern entwickelt, die vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bieten.
Diese innovative Plattform wird andere Projekte im Bereich der Merkmal-basierten Forschung sowie Museomik maßgeblich unterstützen, indem sie einen flexiblen Werkzeugkasten für die vergleichende morphologische Analyse bereitstellt. Ziel ist es, langfristig Erkenntnisse über die Auswirkungen des Klimawandels auf die Tiermorphologie zu gewinnen und die Methode für breitere Anwendungsfälle weiterzuentwickeln.
Foto: Jingehng Pan (KI (Gemini) generiertes Bild)