Christina Merkel

Matthias Zürl ist großer Eisbär-Fan geworden. Dabei ist er eigentlich Physiker und schreibt gerade in Erlangen an seiner Doktorarbeit. „Aber beruflich war es mein größtes Glück, dass die Tür zur Biologie aufgegangen ist“, erzählt er. Seit vier Jahren darf er die Eisbären im <a href="ressort:1.451054" target="_blank">Nürnberger Tiergarten</a> erforschen.((ContentAd))Der Informatiker beschleunigt, wofür Biologen früher Jahre gebraucht hätten. Mit Hilfe eines selbst entwickelten Programms wertet Zürl aus, welcher Eisbär was wann tut. 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. „Das könnten Menschen nicht leisten“, sagt der Wissenschaftler. Er forscht am Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Datenanalytik an der Friedrich-Alexander-Universität. Mit einer Stunde Videomaterial wäre eine Person etwa fünf bis zehn Stunden beschäftigt. Die KI schafft das in acht Minuten.<h3>Eisbär Nanuq hat die Besucher während der Pandemie vermisst</h3>Dabei kam etwa heraus, dass Eisbärmännchen Nanuq wohl überrascht war, als während der Corona-Pandemie die Besucher ausgeblieben sind. „Er zeigte mehr stereotypisches Verhalten“, erklärt Ralph Simon, Forschungskurator im Tiergarten. Nanuq lief im Gehege auf und ab, er sprang ins Wasserbecken, kletterte heraus, sprang wieder hinein und so weiter. „Das kann Stress bedeuten - muss es aber nicht“, sagt Simon. „Wenn ein solches Verhalten aber überhandnimmt, schauen wir genauer hin, ob es dem Tier gut geht.“Vera dagegen, das Weibchen, verhielt sich gleich, egal, ob vor den Glasscheiben mehr oder weniger los war. Als die Besucher zurückkamen, wirkte Nanuq gelassener. „Solche Langzeitbeobachten sind toll, weil wir sehen, was zu einer bestimmten Zeit los war“, sagt Simon. Die Tierpfleger haben gelernt, dass ein abwechslungsreicher Tagesablauf hilft, stereotypisches Verhalten zu durchbrechen. Wenn das Futter zu unterschiedlichen Zeiten kommt, warten die Bären nicht schon aufgeregt darauf. Ein vielfältiger Speiseplan oder Essen, das sie sich erst aus einem Eisblock ergattern müssen, beschäftigt sie ebenfalls.((Platzhalter))„Forschung hat bei uns im Nürnberger Tiergarten schon immer einen hohen Stellenwert“, erklärt Simon. „Und mit Künstlicher Intelligenz gibt es jetzt ein tolles, neues Werkzeug, das uns helfen wird, viele Fragen in der Biologie zu verstehen.“Der Tiergarten bietet dafür überschaubare Bedingungen, um Programme zu entwickeln und zu testen. Zürls Künstliche Intelligenz hat gelernt, Vera und Nanuq an ihrem Gang auseinanderzuhalten. Wie sie ihre Schritte setzen, wie sich die Umrisse der Tiere verändern, ist ganz charakteristisch. So ähnlich wie wenn ein Mensch einen anderen schon aus der Ferne am typischen Bewegungsmuster erkennt, bevor das Gesicht nah genug zu sehen ist.<h3>Tiere im Zoo erforschen, um sie in der freien Wildbahn zu schützen</h3>Langfristig ist das Projekt „Vera“ aber dafür gedacht, Tiere in freier Wildbahn zu schützen. Wenn die KI einzelne Eisbären erkennt, können Forschende herausfinden, wie viele Individuen es in einer Gegend gibt. Auch welche Routen sie zurücklegen, um Nahrung zu finden, oder wann sich ein Weibchen in eine Geburtshöhle zurückzieht, kann dokumentiert werden. „So könnten zum Beispiel Schutzgebiete erweitert werden, wenn sich der Bewegungsradius der Tiere etwa durch den Klimawandel ändert“, sagt Simon. Noch bevor die Bären den Menschen zu nahe kommen.((Module))Eisbären sind eine besondere Herausforderung für die Technik, weil sie weiße Körper vor weißem Schnee und Eis erkennen muss. Zürl hat sein Programm aber auch schon mit Luchsen im Bayerischen Wald erprobt. „Das ist einfacher, weil sie verschiedene Fellzeichnungen haben.“((Platzhalter))Die KI trainiert mit tausenden Bildern, die Experten vorher sortieren. „Wir machen keine Biologen arbeitslos, sondern geben ihnen endlich Zeit, das Verhalten zu interpretieren“, ist Zürl wichtig. Die KI kann unterscheiden, wann die Eisbären fressen, spielen, schwimmen, laufen, sich ausruhen, gähnen, schlafen oder ihr Fell pflegen.Und zwar nicht nur in Nürnberg: Inzwischen machen alle Zoos mit, die in Deutschland Eisbären halten. Das Programm kann schon mehr als 20 Tiere an ihrer Bewegung unterscheiden. Als Nächstes will Zürl das Projekt auf Grizzlybären in Kanada ausweiten. „Da ist der menschliche Einfluss problematisch und die Nahrungsknappheit - je mehr wir darüber wissen, desto besser können Mensch und Tiere koexistieren.“Forscher aus aller Welt fragen inzwischen in Erlangen an, um die Technik mit ihren Daten füttern zu dürfen. Jedes Semester arbeiten zwei bis drei Studierende in Zürls Team mit und erweitern die KI für eine neue Tierart. Mit der Zeit hat auch der Physiker geschafft, Vera und Nanuq zu erkennen. Allerdings haben die beiden den Nürnberger Tiergarten vor zwei Jahren verlassen. Bei den drei neuen Weibchen Nana, Finja und Elva hat Zürl noch keine Chance.Matthias Zürl zeigt seine Forschung auf Instagram als @field.log.87

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Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Tiergarten Nürnberg

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Nürnberg - Eine Tatze vor, die Schulter nach hinten: Anhand des Gangs kann eine Software Eisbären unterscheiden. Trainiert haben sie Forscher im Nürnberger Tiergarten. Langfristig soll sie auch Bären, Luchse, Blauwale und weitere Arten in der Natur schützen.

Auf Schritt und Tritt mit den Eisbären: KI erfasst das Verhalten im Nürnberger Tiergarten