این سیستم به محیط بانان اجازه می دهد تا داده های ردیابی حیوانات را به سرعت و به راحتی برای حفاظت سریع از حیات وحش تجزیه و تحلیل کنند -- ScienceDaily
انتشار: تیر 27، 1401
بروزرسانی: 27 تیر 1404

این سیستم به محیط بانان اجازه می دهد تا داده های ردیابی حیوانات را به سرعت و به راحتی برای حفاظت سریع از حیات وحش تجزیه و تحلیل کنند -- ScienceDaily

به گفته نویسندگان، MoveApps فراگیرترین، پایدارترین و ایمن ترین پلتفرم برای تجزیه و تحلیل حرکت حیوانات است که بخشی از آن به لطف معماری محاسباتی بدون سرور و بومی ابری آن است. همه داده ها در زیرساخت های مبتنی بر ابر ذخیره و تجزیه و تحلیل می شوند، به این معنی که تجزیه و تحلیل های قدرتمند را می توان در چند ثانیه بدون نیاز کاربران به رایانه سریع انجام داد.

گابریل اشنایدر از مرکز ارتباطات، اطلاعات و رسانه در دانشگاه کنستانز که برنامه باز MoveApp را توسعه داده است، می گوید: انتشار کد منبع نرم افزار و مستندات آن همراه با داده ها در Movebank شکاف را در شفاف سازی و تکرارپذیری نتایج تحقیقات می بندد. انتشار کد با توصیف هر گردش کار با ابرداده غنی، کاربران قادر خواهند بود آن را در سال های آینده درک کرده و از آن استفاده کنند.»

کورین کندال از باغ وحش کارولینای شمالی که پروژه کرکس را رهبری می کند، می گوید: «ما به طور دستی داده های GPS را به ابزار خود وارد می کردیم، تجزیه و تحلیلی برای خوشه بندی پرندگان انجام می دادیم و سپس تصمیم می گرفتیم که آیا این رویدادهای تغذیه واقعی هستند یا خیر. هر روز یک کار دو ساعته بود».

تجزیه و تحلیل نزدیک به زمان واقعی برای پاسخ سریع

اما MoveApps برای انعطاف پذیری ساخته شده است: از آنجایی که تقاضا در آینده افزایش می یابد یا درخواست برای پردازش سریع تر گردش های کاری حیاتی می شود، MoveApps می تواند در MPCDF رشد کند و همچنین به طور بالقوه از ابرهای عمومی ارائه شده توسط شرکای تجاری استفاده کند.

این سیستم به پایگاه داده Movebank که توسط MPI-AB توسعه یافته و در مرکز محاسبات و داده Max Planck (MPCDF) میزبانی می شود، مرتبط است، که داده های ردیابی بیش از هزار گونه جانوری را در سراسر جهان ذخیره می کند. این داده های ردیابی را می توان به MoveApps منتقل کرد، جایی که صاحبان این داده ها می توانند تجزیه و تحلیل های پیچیده را برای یافتن معنی در اعداد اجرا کنند. یک محیط بان می تواند از این سیستم برای مراقبت از حیوانات ردیابی شده در پارک استفاده کند و یک نقشه روزانه ایجاد کند که نشان دهد حیوانات در کجا قرار دارند. یا، یک آژانس حفاظتی که با گونه های در حال انقراض کار می کند می تواند زمانی که یک خوشه بندی ناگهانی از نقاط GPS نشان می دهد که ممکن است حیوانی مرده باشد، هشدار دریافت کند.

در بیشتر موارد، برنامه ها با R کدگذاری می شوند - نرم افزار ترجیحی برای بوم شناسان جنبش، زیرا کد منبع باز را برای تجزیه و تحلیل مجموعه داده های رفتاری پیچیده ارائه می دهد. اما R مانع بزرگی است که برخی از صاحبان داده را از تجزیه و تحلیل داده های خود باز می دارد، زیرا به برنامه نویسی خط فرمان نیاز دارد. کولزش می گوید: «بیشتر گروه های علمی یا مدیریت حفاظت، در صورتی که اصلاً یک دانشمند داده اختصاصی داشته باشند، همیشه بیش از حد کار می کردند و تجزیه و تحلیل داده ها را بسیار کند می کردند».

در فضای ابری، برنامه ها به عنوان کانتینرهای مستقل پیاده سازی می شوند که به آن ها اجازه می دهد کارآمدتر اجرا شوند و خطر اینکه یک خطا در یکی از آنها در جریان کار به دیگران منتقل شود را به حداقل می رساند. MoveApps در حال حاضر بر روی MPCDF High Performance Computing (HPC) Cloud میزبانی می شود (https://www.mpcdf.mpg.de/services/supercomputing) و برای همه کاربران رایگان است.

MoveApps نیاز به کدنویسی را از بین می برد و به صاحبان داده اجازه می دهد به توسعه دهندگانی دسترسی پیدا کنند که می توانند ابزارهایی بسازند که پس از آن برای کل جامعه در دسترس هستند. با استفاده از برنامه ها در سیستم، کاربران به سادگی آن کد را انتخاب کرده و روی آن کلیک می کنند. و چون کد باز است، جامعه به نوبه خود می تواند به بهبود کد کمک کند.

MoveApps از ماژول های تحلیلی به نام Apps ساخته شده است که به داده های ردیابی دسترسی و تجزیه و تحلیل می کند. مانند بلوک های لگو، می توان روی آن ها کلیک کرد تا گردش کار را تشکیل دهند. به عنوان مثال، یک گردش کار ممکن است از یک بلوک برای ترسیم داده ها، یک بلوک برای تمیز کردن داده ها و یک بلوک برای تجسم آن بر روی نقشه تشکیل شده باشد. کامران صافی، نویسنده ارشد، رهبر گروه در MPI-AB می گوید: «از نظر فنی، تحلیل هایی که افراد می توانند ایجاد کنند نامحدود است.

هدف این است که داده های بزرگ ردیابی حیوانات را به سمت حل مشکلات بزرگ سوق دهیم - با ایجاد امکان تجزیه و تحلیل و درک سریع و آسان داده های حرکتی.

MoveApps این گردش کار دو ساعته را به ایمیلی تبدیل کرده است که هر روز صبح به طور خودکار به کارکنان تحویل داده می شود. یک بار در روز، داده های تگ های کرکس به طور خودکار به Movebank و سپس به MoveApps برای تجزیه و تحلیل فوری ارسال می شوند. کارکنان ایمیلی با مکان های خوشه های پرندگان دریافت می کنند و می توانند پاسخ سریع را در زمان واقعی ارائه دهند.

برایان استندلی که از این پروژه در MPCDF حمایت می کند، می گوید: «با جدا کردن MoveApps از زیرساخت ثابت، آن را به گونه ای ساختیم که برای درازمدت کارآمد و مقیاس پذیر باشد».



منبع

در مقاله ای که در اکولوژی جنبش، نویسندگان جزئیات نحوه متحد کردن برنامه نویسان MoveApps را با صاحبان داده هایی که به ابزارهای تحلیلی روی یک پلتفرم باز و بدون سرور نیاز دارند، توضیح می دهند. در حالی که برنامه نویسان ابزارهایی را توسعه می دهند که به طور آشکار در پلتفرم در دسترس قرار می گیرند، کاربران می توانند این ابزارها را مرور کنند و با چند کلیک ساده بر روی یک رابط کاربر پسند مبتنی بر وب، تجزیه و تحلیل را اجرا کنند.

Kölzsch می گوید: «MoveApps راه را به سوی آینده ای دموکراتیک تر، رهایی بخش و خلاقانه تر پیش می برد، آینده ای که در آن علم به روی همه باز است، صرف نظر از اینکه آیا می توانند سخت افزار و نرم افزار لازم را بخرند یا خیر.

نویسنده اول آندریا کولزش، سرپرست پروژه MoveApps و فوق دکترا در MPI- می گوید: "شما به مدرک علوم داده نیاز ندارید، نیازی به کار در دانشگاه، مجوز نرم افزار یا کامپیوتر بزرگ ندارید." AB "شما فقط باید یک سوال داشته باشید که بتوان با داده های ردیابی حیوانات به آن پاسخ داد."

علاوه بر این، این گردش های کاری را می توان منتشر کرد، که شناختی را برای برنامه نویسان و تجزیه و تحلیل های واقعاً تکرارپذیر فراهم می کند.

زمانی که هفت سال پیش باغ وحش کارولینای شمالی شروع به برچسب گذاری و ردیابی کرکس های آفریقایی کرد، کارکنان باغ وحش هر روز ساعت ها را صرف تجزیه و تحلیل داده های GPS می کردند تا بفهمند که آیا نیاز به بررسی پرندگان دارند یا خیر. کرکس های آفریقایی سریع ترین گروه پرندگان در حال زوال هستند و به ویژه در معرض مسمومیت با تغذیه از لاشه های آغشته به آفت کش ها هستند. از آنجایی که یک لاشه مسموم می تواند بیش از صد کرکس را در عرض چند ساعت بکشد، کارکنان باغ وحش باید به سرعت رویدادهای تغذیه را شناسایی کنند که با مجموعه ای از نقاط GPS از پرندگان برچسب گذاری شده مشخص می شود.

مانند همه ابزارهای موجود در پلتفرم منبع باز، ابزار تجزیه و تحلیل خوشه بندی برای همه رایگان است و در حال حاضر توسط محافظان با نیازهای مشابه سازگار شده است. علاوه بر این، به طور یکپارچه به Earth Ranger متصل شده است - یک نرم افزار تجسم و تجزیه و تحلیل داده ها در زمان واقعی که توسط مدیران مناطق حفاظت شده، بوم شناسان و زیست شناسان در بیش از 50 کشور استفاده می شود - به طور قابل توجهی تأثیر آن را گسترش داده و آن را به بخشی از یک رابط عملیاتی تبدیل کرده است. در خط مقدم حفاظت از حیات وحش و زیستگاه آنها.

کندال می گوید: "MoveApps نه تنها تجزیه و تحلیل داده های ردیابی ما را بهبود بخشیده است، بلکه امکان بررسی بی درنگ رفتار و حفاظت از کرکس را فراهم کرده است. سیستم هایی مانند MoveApps یک توسعه حیاتی خواهند بود زیرا می بینیم که داده های تله متری به برنامه های کاربردی دنیای واقعی اطلاع می دهند."

به لطف دستگاه های ردیابی با فناوری بالا و کم هزینه، مطالعه حرکت حیات وحش در حال گذراندن لحظه ی Big Data است. اما تا کنون، تنها افرادی که دارای مهارت های علم داده هستند توانسته اند از این «عصر طلایی» ردیابی، بینش های معناداری به دست آورند. یک سیستم جدید از موسسه رفتار حیوانات ماکس پلانک (MPI-AB) و دانشگاه کنستانز در حال تغییر آن است. MoveApps پلتفرمی است که به دانشمندان و مدیران حیات وحش اجازه می دهد تا داده های حرکت حیوانات را - با کمی بیشتر از یک دستگاه و یک مرورگر - برای مقابله با مشکلات دنیای واقعی کاوش کنند.

یک معماری محاسباتی بومی ابری

امکانات "نامحدود" برای تجزیه و تحلیل