Richtlinie zur Förderung von Projekten zum Thema „Methoden der Künstlichen Intelligenz als Instrument der Biodiversitätsforschung“

Vom 22.12.2022

1 Förderziel, Zuwendungszweck, Rechtsgrundlage

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt, im Rahmen seiner Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA), FuE1-Vorhaben zum Themenkomplex „Methoden der Künstlichen Intelligenz als Instrument der Biodiversitätsforschung" zu fördern. Diese Zielsetzungen sind in der FONA-Strategie „Lebensräume und natürliche Ressourcen erforschen, schützen, nutzen" im Handlungsfeld „Erhalt der Artenvielfalt und Lebensräume" mit dem zentralen Element „Systemzusammenhänge von Biodiversitätsveränderungen verstehen" verankert. Neben der Umsetzung der nationalen Ziele zum Erhalt der Artenvielfalt leistet die Förderbekanntmachung einen Beitrag zur Erreichung internationaler Ziele zur nachhaltigen Entwicklung, einschließlich der Agenda 2030 der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goals) und des Übereinkommens über die biologische Vielfalt (Convention on Biological Diversity), auch in Hinblick auf seine in Entwicklung befindliche Rahmenvereinbarung „Post-2020 Global Biodiversity Framework". Auf europäischer Ebene stützt die Bekanntmachung den European Green Deal der Europäischen Kommission und die EU-Biodiversitätsstrategie für 2030. Im Weiteren leistet diese Fördermaßnahme einen komplemen­tären Beitrag zum EU Rahmenprogramm Horizont Europa Cluster 6 Food, Bioeconomy, Natural Resources, Agriculture and Environment.

Die biologische Vielfalt erbringt zentrale Ökosystemdienstleistungen und bietet Ressourcen für die Wirtschaft, die globale Ernährungssicherheit und Lebensqualität. Indikatoren, die Aufschluss über den Zustand der Ökosysteme und der biologischen Vielfalt geben, zeigen überwiegend eine Verschlechterung der Fähigkeit der Natur an, auf kontinuierliche und nachhaltige Weise zum Wohlergehen der Menschen beizutragen. Für viele Ökosysteme wird angenommen, dass sie in den nächsten Dekaden durch den Artenverlust unwiederbringlich kritische Schwellenwerte (sogenannte Kipp-Punkte) erreichen, deren Überschreitung abrupt neue Gleichgewichtszustände mit negativen Folgewirkungen nach sich ziehen. Dies gilt sowohl für den Naturhaushalt und die Ökosystemleistungen als auch für Kernbereiche der Versorgung, Wertschöpfung und Lebensqualität ganzer Länder. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung, dass Handlungsoptionen und konkrete Entscheidungs- und Managementinstrumente zum Umgang mit biologischer Vielfalt im Zusammenspiel von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik entwickelt werden.

Der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) kann hierfür als skalierbares und vielseitig einsetzbares Instrument wertvolle Dienste leisten.

Als Künstliche Intelligenz können grundsätzlich alle Verfahren der Datenanalyse und Datenverarbeitung verstanden werden, bei denen technische Systeme entweder lernen sich an neue Bedingungen anzupassen oder Schlussfolgerungen aus vorliegenden Daten zu ziehen. Zu diesem wichtigen Teilgebiet der Informatik zählen unter anderem wissensbasierte Expertensysteme, die Musteranalyse und Mustererkennung, die Mustervorhersage und die Robotik.

KI und Digitalisierung haben das Potenzial, einen erheblichen Beitrag zur Sicherung der biologischen Vielfalt zu leisten und neue Wege zu eröffnen, die ohne sie nicht bestritten werden könnten.

1.1 Förderziel

Durch den Einsatz der KI und der Digitalisierung sollen innovative Lösungen für die Herausforderungen in der Bio­diversitätsforschung erschlossen werden. Neben der automatisierten Artenerfassung sind die Integration zusätzlicher Datenbestände, die Analyse langer Zeitreihen und räumlicher Dynamiken sowie umfassende Netzwerkanalysen zukünftiger Anwendungsgebiete bzw. Zielsetzungen von großer Bedeutung. Außerdem sind weitergehende praktische Umsetzungen wie die Untersuchung möglicher Zukunftsszenarien und der damit verbundenen Identifizierung effizienter Schutzmaßnahmen oder naturschutzfachlicher Bewertungen wichtig für die Sicherung der Biodiversität. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und der Digitalisierung soll dazu beitragen, dass das Verständnis für die hochkomplexen und hochdynamischen Zusammenhänge der biologischen Vielfalt und Ökosysteme erhöht wird und somit deutliche Fortschritte im Artenschutz gemacht werden können.

Die vorliegende Bekanntmachung verfolgt eine Reihe von Zielen, die durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Digitalisierung in der Biodiversitätsforschung erreicht werden sollen. Diese Ziele sind im Folgenden näher beschrieben.

• Vernetzung von Informatik und Biodiversität
  Mithilfe der Förderbekanntmachung soll die Zusammenarbeit zwischen Informatikern und Biodiversitätsforschern gestärkt werden und ein besserer wissenschaftlicher Austausch entstehen. Die Forschungsvorhaben sollen die beiden Gruppen miteinander verknüpfen, sodass neue bereichsübergreifende Kenntnisse gemeinsam gewonnen werden. Gleichzeitig soll der Methodentransfer zwischen den Disziplinen vorangebracht werden.
• Biodiversitätsverlust mit KI analysieren
  Mittels KI soll die bereits bestehende Datengrundlage zum Biodiversitätsverlust validiert, erweitert und umfassend analysiert werden, um den tatsächlichen Verlust und Dynamiken genauer abzubilden. Ziel ist es, komplexe Abbilder des Status quo zu generieren und Trends zuverlässig zu erkennen.
• Monitoring mit KI unterstützen
  Monitoring ist ein essenzieller Bestandteil der Erfassung von Arten in der Biodiversitätsforschung. Mithilfe der Künstlichen Intelligenz sollen die Prozesse des Monitorings unterstützt und weiterentwickelt werden.
• Partizipation/Citizen Science
  Die Förderbekanntmachung soll der Forschung Zugang zu neuen Daten, Perspektiven und Impulsen ermöglichen. Zum einen sollen mithilfe der Zusammenarbeit zwischen Biodiversitätsforschern und Informatikern neue Erkenntnisse gewonnen werden, die für die Bevölkerung einfach und verständlich zusammengestellt werden können (z. B. mittels Apps für Smartphones). Zum anderen sollen Bürgerinnen und Bürger bei der Gewinnung von Daten und deren Bewertung eingebunden werden können, sodass ein direkter Kontakt zum Forschungsvorhaben entsteht. Durch die Perspektive der Bevölkerung sollen neue Erkenntnisse gewonnen werden können und zugleich sollen die Teilnehmenden ein besseres Verständnis für die Thematik erhalten können.