AQUA-KI - Effektive Erfassung von Mikroorganismen in Gewässern

Klima- und Umweltveränderungen erfordern ein nachhaltiges Wassermanagement. Dazu ist es wichtig, die Rolle von Mikroorganismen in Wasserökosystemen zu verstehen. Bisher existiert noch keine geeignete Methode, um Mikroorganismen in ausreichend hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in ihrer natürlichen Umgebung untersuchen zu können. Dadurch fehlen wichtige Informationen, um die komplexen Nahrungsnetzinteraktionen zu verstehen und damit Veränderungen in diesen Ökosystemen frühzeitig zu erkennen – und rechtzeitig geeignete Maßnahmen einzuleiten. Jüngste Fortschritte in Unterwassermikroskopie und optischer Laborinstrumenten mit hohem Durchsatz von Wasserproben, in Kombination mit schneller Auswertung durch KI ermöglichen es erstmalig, automatisierte Systeme zur Erfassung von Mikroorganismen in-situ und im Labor zu entwickeln und gezielt anzuwenden. Das Projekt AQUA-KI untersucht dafür die Schlüsseltechnologien „One-Shot Learning“, „Metric Learning“ und „Active Learning“. Konkrete künftige Anwendungen zur Verwertung der Ergebnisse wären beispielsweise Frühwarnsysteme, die die Anbahnung von schädlichen Arten ankündigen oder Verunreinigungen des Wassers durch Partikel erfassen können.