KIMERA

Artificial Intelligence for Seabed Mapping and Marine Spatial Planning

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Das Projekt KIMERA

Künstliche Intelligenz für die Kartierung des Meeresbodens und marine Raumplanun

Um den Schutz des Ozeans bei dessen gleichzeitiger wirtschaftlicher Nutzung zu garantieren, müssen Nutzungs- und Schutzräume geschaffen werden. Dieser unbedingt notwendigen Meeresraumplanung gegenüber steht die spärliche Datengrundlage einer bisher weitestgehend unerforschten Tiefsee. North.io entwickelt deshalb ein Software-Werkzeug, um die punktuell verfügbaren Forschungserkenntnisse gezielt in die Fläche der Tiefsee übertragen zu können. Mit dem Werkzeug werden Forschungserkenntnisse und Expertenwissen mit verfügbaren Flächendaten verknüpft und so das Trainieren einer Künstlichen Intelligenz ermöglicht, die im Rahmen des KIMERA Projektes (“Künstliche Intelligenz für die Kartierung des Meeresbodens und marine Raumplanung”) entwickelt werden soll.

Damit arbeitet das KIMERA Projekt auch dem UN-Nachhaltigkeitsziel 14 („Sustainable Development Goal 14: Life below water“) zu, das eine langfristige Sicherung der Produktivität des Ozeans und den Schutz mariner Ökosysteme mitsamt ihrer wichtigen Klimafunktionen festschreibt. Schon heute sind negative Auswirkungen auf die Artenvielfalt und Lebensräume unter Wasser durch die wirtschaftliche Nutzung des Ozeans, z.B. durch Fischerei, Abbau von Sand, oder auch den Tourismus, messbar. Vor dem Hintergrund eines möglichen weiteren Industriezweigs, dem Tiefseebergbau, wird eine effektive Raumplanung immer dringender. Der Bedarf an Tiefseebergbau wird bedingt durch den stetig steigenden Bedarf an kritischen Metallen, wie z.B. für Kupfer, Kobalt, und Nickel. Mögliche relevante Rohstoffquellen in Eisenmanganknollen und so genannten „polymetallischen Massivsulfiden“ befinden sich jedoch in der bisher weitestgehend unberührten und wenig erforschten Tiefsee.

 

Four central maritime use cases will be considered over the course of the project, from 1 January 2022 to 31 December 2024: Internet of Underwater Things (IoUT), Offshore Wind Energy, Munitions in the Sea and Biological Climate Protection.

  • Internet of Underwater Things (IoUT): Data-driven underwater technologies and sensor networks are central to the future digital blue economy. The aim is to develop sensor technologies that capture a digital twin of the underwater world in real time and create Gaia-X-compatible structures for data processing. A feasibility study at Fraunhofer IGD's Ocean Technology Campus is driving this project forward.
  • Offshore Wind Energy: Offshore wind farms are crucial for climate neutrality. Marispace-X is developing solutions for collaborative data collection and efficient asset handling. The aim is to create data-driven applications and trusted data spaces to improve the efficiency of offshore wind farms. This includes tools for data collection and analysis as well as empowering end users for long-term data management.
  • Munitions in the Sea: There are over 1.6 million tonnes of old munitions in German waters, which requires new, intelligent ways of analysing and managing data. The use case strives for improvements through cloud, edge and fog computing to make munitions clearance more efficient. This includes the integration of intelligent analyses in a secure cloud environment and the Gaia-X-compliant implementation of identity and trust services.
  • Biological Climate Protection: Marine plants have a high CO2 storage capacity, and the use case aims to determine and optimise the CO2-saving potential of macrophytes. The aim is to improve the CO2 storage capacity of the oceans through new analysis methods and AI-based predictions. This includes the use of sensor fusion from optical remote sensing and acoustic underwater data.
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Five central maritime use cases will be considered over the course of the project, from 1 January 2022 to 31 December 2024: Internet of Underwater Things (IoUT), Offshore Wind Energy, Munitions in the Sea, Biological Climate Protection, and Critical Infrastructure: 
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Projektdetails

  • Zeitrahmen: 01. September 2023 -
    31. August 2026 
  • Finanzierung: 683.000 €
  • Ziel: Ziel des KIMERA-Projekts ist die Erstellung von KI-Technologien zur Tiefsee-Kartierung und zur Planung des maritimen Raums.
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Projektzusammenfassung

Im Rahmen des KIMERA-Projekts werden Forschungsergebnisse mit Meeresbodendaten verknüpft, um Prognosekarten zu erstellen, die die Ausweisung von Meeresschutz- und -nutzungsgebieten unterstützen. Diese Initiative befasst sich mit den Auswirkungen von Aktivitäten wie Fischerei und Bergbau auf die biologische Vielfalt, die durch die Nachfrage nach wichtigen Metallen bedingt sind. Das von GEOMAR und north.io geleitete Projekt unterstützt das UN-Ziel 14 für nachhaltige Entwicklung, indem es die langfristige Produktivität und den Schutz von Meeresökosystemen sicherstellt. Die endgültigen KI-Modelle werden für die praktische Anwendung in TrueOcean integriert.

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Finanzierung

Das KIMERA-Projekt wird von der Staatskanzlei des Landes Schleswig-Holstein finanziert.

 

Unser Beitrag

In den kommenden drei Jahren wird das KIMERA Projekt daher eine Künstliche Intelligenz (KI) zum Erstellen von Vorhersagekarten für die Raumplanung in der Tiefsee entwickeln. Diese Karten bieten eine datengestützte und wissensbasierte Grundlage für die dringend nötige Ausweisung von
Meeresschutzgebieten und möglichen Nutzungsräumen. Unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel wird die north.io GmbH bei der Datensammlung und -handhabung, sowie dem Training und der Verifizierung von KI-Algorithmen mithelfen. Im letzten Schritt sollen die trainierten KI-Modelle in TrueOcean eingebunden und darüber verfügbar gemacht werden. 

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Das Konsortium von KIMERA

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KIMERA: Künstliche Intelligenz für die Kartierung des Meeresbodens und marine Raumplanung

Die Sicherung der langfristigen Produktivität der Ozeane und der Schutz der Meeresökosysteme, die im Mittelpunkt des UN-Nachhaltigkeitsziels 14: Leben unter Wasser stehen, sind von wesentlicher Bedeutung. Wirtschaftliche Aktivitäten wie Fischerei, Sandabbau und Tourismus schaden der Artenvielfalt und den Unterwasserlebensräumen.

Gleichzeitig steigt das Interesse an Tiefseeressourcen für kritische Metalle (z. B. Kupfer, Kobalt, Nickel), die für die Energiewende und die Mobilität von entscheidender Bedeutung sind. Diese Metalle finden sich in Eisen-Manganknollen und polymetallischen Massivsulfiden in weitgehend unerforschten Tiefseegebieten. Um diese Ressourcen nachhaltig zu nutzen, ist eine wirksame Raumplanung im Sinne von Ziel 14 erforderlich. Dies wird jedoch durch unser begrenztes Wissen über die Tiefsee behindert.

Ziel des KIMERA-Projekts ist es, innerhalb von drei Jahren eine KI zu entwickeln, die die Erkenntnisse der Lebensraum- und Rohstoffforschung datenbasiert und kontrolliert auf die gesamte Tiefsee ausdehnt. Die daraus resultierenden prädiktiven Karten bilden eine wichtige Grundlage für die Planung und Ausweisung von Meeresschutzgebieten und potenziellen Nutzungsgebieten. Unter der Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel unterstützt die north.io GmbH bei der Datenerhebung und KI-Entwicklung.

GEOMAR

Bildquelle: GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

 

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