Google hat ein KI-Modell vorgestellt, das wie ein virtueller Satellit funktioniert

Satelliten, die die Erde umkreisen, um Bilder und Messungen von Land, Wäldern, Städten und Küstengewässern zu sammeln, haben der Wissenschaft geholfen, unseren Planeten zu verstehen.

Da diese Bilder jedoch aus vielen verschiedenen Quellen stammen, kann es schwierig sein, sie zu einem einzigen Bild zusammenzufügen.

DeepMind, Googles Abteilung für künstliche Intelligenz (KI), hat vor kurzem ein Modell namens AlphaEarth Foundations angekündigt, das hochdetaillierte Karten unserer Welt nahezu in Echtzeit erstellen kann.

AlphaEarth Foundations funktioniert wie ein "virtueller Satellit", der die Welt "an jedem Ort und zu jeder Zeit" kartiert, sagte Christopher Brown, ein Forschungsingenieur bei Google DeepMind, bei einer Pressekonferenz im Juli.

Geodaten in Echtzeit

"Ob sie die Gesundheit von Nutzpflanzen überwachen, die Abholzung von Wäldern verfolgen oder neue Bauvorhaben beobachten, [Forscher] müssen sich nicht mehr auf einen einzigen Satelliten verlassen, der über ihnen vorbeifliegt. Sie haben jetzt eine neue Art von Grundlage für Geodaten", schrieb Google DeepMind in einer Erklärung im letzten Monat.

Das System kombiniert Billionen von Bildern aus Dutzenden von öffentlichen Quellen, darunter Satellitenbilder, Radarscans, laserbasierte 3D-Karten und Klimasimulationen. Es kartiert das gesamte Land und die Küstengewässer des Planeten.

Laut Google kann das Modell ausreichend genaue Daten über ein Ökosystem bis zu einer Fläche von 10 Quadratmetern erzeugen. Die Daten von AlphaEarth Foundations benötigen viel weniger Speicherplatz als ähnliche KI-Systeme, was die Analyse in großem Maßstab praktischer macht, so das Unternehmen.

Während der ersten Tests von AlphaEarth Foundations mit Daten aus den Jahren 2017 bis 2024 schlug es ähnliche KI-Modelle bei der Identifizierung der Landnutzung und der Schätzung der Oberflächeneigenschaften mit einer durchschnittlichen Fehlerquote, die 24 Prozent niedriger war, so ein von DeepMind veröffentlichtes Papier.

Google hofft, dass es Forschenden helfen wird, Veränderungen auf dem gesamten Planeten in Bezug auf Ernährungssicherheit, Entwaldung, städtische Expansion und Wasserressourcen zu untersuchen.

Warum sich die Wissenschaft Details wünscht...

AlphaEarth Foundations ist Teil eines wachsenden Trends in der Umweltwissenschaft, bei dem KI den ständigen Strom von Satellitenbeobachtungen in praktische Werkzeuge zur Untersuchung der Erde verwandelt.

Hochauflösende, regelmäßig aktualisierte Daten helfen den Forschenden, Umweltveränderungen genau zu messen und zu verstehen, was sie verursacht.

Sie können genutzt werden, um die Auswirkungen des Klimawandels zu verfolgen, den Naturschutz zu planen und Ressourcen wie Wasser und Ackerland zu verwalten.

Im Jahr 2020 kartierten beispielsweise Wissenschaftsteams der NASA und der Universität Kopenhagen 1,8 Milliarden einzelne Baumkronen in der Sahelzone und der Sahara in Westafrika, indem sie eine KI einsetzten, die darauf trainiert war, Bäume auf Satellitenbildern zu erkennen.

Ohne KI hätte dies Millionen von Menschen Jahre gekostet, so die Studienautoren.

Seit 2022 nimmt der NASA-Satellit SWOT (Surface Water and Ocean Topography) hochauflösende Messungen von Ozeanen, Seen, Stauseen und Flüssen auf 90 Prozent der Erdoberfläche vor.

Nach Angaben des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA kann der Satellit das Wasser auf der Erdoberfläche mit einer zehnmal höheren Auflösung beobachten als die bisherigen Technologien.

Der EarthCARE-Satellit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wurde im Jahr 2024 gestartet. Er untersucht, wie sich Wolken und Schwebeteilchen in der Atmosphäre auf die Temperatur der Erde auswirken.

Ein Großteil der Daten von Google DeepMind stammt auch von langjährigen Missionen der NASA und der ESA, wie den Satelliten Landsat und Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) und der Sentinel-Flotte, die alle die Vegetation, Küsten, Gewässer, Schnee und Eis überwachen

Laut Google wurde das Modell bereits von mehr als 50 Organisationen auf der ganzen Welt für die Überwachung von Ökosystemen und die Stadtplanung getestet.

So nutzt beispielsweise die brasilianische Umweltinitiative MapBiomas die Daten von AlphaEarth Foundations, um landwirtschaftliche und ökologische Veränderungen besser zu verstehen, unter anderem im Amazonas-Regenwald.

Die jährlichen Datensätze des Modells haben dem Team "neue Möglichkeiten gegeben, Karten zu erstellen, die genauer, präziser und schneller zu produzieren sind, etwas, was wir vorher nie hätten tun können", sagte Tasso Azevedo, der Gründer von MapBiomas, in der Erklärung von Google.

Google erklärt, dass es den Datensatz über Google Earth Engine, Googles Plattform für Umweltdaten, freigibt, um weitere Forschung zu fördern.