Bionieuws

Plant & Dier

De flora en fauna in de broekzak

Gebruikers van ObsIdentify krijgen vaak al na het maken van een foto de informatie over de juiste soort, waarna de observatie wordt opgeslagen in een persoonlijk tabblad.

‘Kijk papa, een mestkever!’ De jongste deelnemer aan een uitje naar de Eifel wijst op een grote, zwarte kever die over de weg kruipt. Maar zijn vader twijfelt. Als het beestje wordt opgepakt, spuugt het een rode vloeistof uit, en dat is vreemd. Dit is iets om de smartphone bij te pakken, de app Seek (van iNaturalist) te openen, een foto te maken en die te verzenden. Bijna onmiddellijk komt een treffend antwoord: bloody-nosed beetle. De Wikipedia-pagina waarnaar de app verwijst leert dat deze kever, met als Nederlandse naam reuzenbladhaan, in dit leefgebied voorkomt. Hij lijkt op een mestkever, maar de antennen zijn anders.

Ontmaskerd
Het gezelschap van natuurliefhebbers staat zo ongeveer te juichen. De meesten hebben de avond ervoor twee mobiele apps gedownload die planten en dieren automatisch identificeren aan de hand van een foto, Seek en PlantNet, en proberen die vandaag uit. De apps herkennen de meeste bekende planten wonderwel, zo blijkt, en ze houden lastige soorten als duifkruid en beemdkroon, met vrijwel identieke bloemen, uit elkaar. Onbekende planten herkennen ze als kamzwartkoren en knolspirea. En nu is dus die kever ontmaskerd. Met elke gevonden soort groeit het enthousiasme: dit is ontzettend leuk en het verlaagt de drempel om planten en dieren op naam te brengen.

Maar enige basiskennis is wel handig en je moet niet klakkeloos aannemen wat zo’n app zegt, zo is ook de conclusie, want het kan fout gaan. Zo ziet PlantNet het gras rondom een gele bloem kennelijk aan voor het blad dat erbij hoort, want hij komt uit op gele morgenster. Dat is fout.

Toegankelijker
‘Het ouderwetse determineren met dichotome sleutels en moeilijk zichtbare kenmerken raakt uit’, zegt Vincent Kalkman van EIS Kenniscentrum insecten en Naturalis Biodiversity Center, op zijn kantoor in Leiden. ‘Het sluit namelijk niet aan bij hoe mensen kijken. Om het determineren toegankelijker te maken hebben we vier jaar geleden het programma Soortzoekers ontwikkeld, waarmee je soorten van een aantal diergroepen en strandvondsten kunt identificeren door de kenmerken die je ziet in te vullen. De herkenning is gebaseerd op een grote matrix waarin we per soort eigenschappen hebben gescoord. Daar komen gebruikers vaak een heel eind mee. We breiden Soortzoekers uit, maar de website is inmiddels ingehaald door nieuwe technieken.’

Deep learning
Want er zijn sinds kort verschillende apps voor automatische beeldherkenning op de markt, en ook EIS en Naturalis doen aan deze ontwikkeling mee. Ze zijn betrokken bij de app ObsIdentify. Het initiatief daarvoor kwam anderhalf jaar geleden van Laurens Hogeweg, expert beeldherkenning bij Cosmonio Imaging BV. ‘Bij automatische beeldherkenning leert de computer zichzelf om objecten van elkaar te onderscheiden als hij wordt “getraind” met foto’s’, vertelt hij. ‘De laatste drie jaar gaat dat met deep learning, een vorm van machine learning waarbij grote neurale netwerken betrokken zijn. Daarmee heeft men grote stappen kunnen zetten. Deep learning werd bekend toen de computer de kampioen Go ermee versloeg. Go geldt als het moeilijkste bordspel en het was ondenkbaar dat de computer ooit als beste uit de bus zou komen.’

Hogeweg had vooral ervaring met medische toepassingen, maar vanwege zijn belangstelling voor wilde planten wilde hij daar ook iets voor maken. ‘Ik had dus beeldmateriaal nodig. Ik wist dat Waarneming.nl, waar mensen observaties van soorten kunnen melden en een foto kunnen meesturen, door experts goedgekeurde foto’s heeft en vroeg of ik die mocht gebruiken.’ Het idee viel meteen in goede aarde. ‘Het was een gouden kans voor ons’, zegt Timo Roeke, projectleider voor ObsIdentify bij Waarneming.nl. Ook EIS en Naturalis waren enthousiast en sloten zich aan.

‘De meeste nachtvlindersoorten hebben een karakteristieke vleugeltekening, maar het zijn er zoveel dat niemand ze allemaal kent. Voor zo’n groep is de app bij uitstek geschikt.’

Hogeweg bouwde een app voor planten, die al snel en boven verwachting werkte. Daarna begon hij aan een app voor dieren, met de wantsen als eerste groep. ‘Ik was verbluft hoe goed dat ging’, herinnert Kalkman van EIS zich. Na dit succes kwam de grote groep van nachtvlinders (vijftienhonderd regelmatig voorkomende soorten) aan de beurt. Hogeweg: ‘De meeste nachtvlindersoorten hebben een karakteristieke vleugeltekening, maar het zijn er zoveel dat niemand ze allemaal kent. Voor zo’n groep is de app bij uitstek geschikt.’ Ook dagvlinders, libellen en lieveheersbeestjes zijn toegevoegd, en binnen afzienbare tijd volgen andere groepen. Wie bij Waarneming.nl is geregistreerd, kan op de website al veel meer soorten door ObsIdentify halen.

Maar alle soorten op naam brengen zal uiteindelijk niet lukken. Als er geen onderscheidende uiterlijke kenmerken zijn, houdt het op. Roeke: ‘Bepaalde kevers bijvoorbeeld kun je alleen aan de inwendige geslachtsorganen van elkaar onderscheiden. Dan stoppen we bij het geslacht, een niveau hoger dan de soort. En paddenstoelen, een groep van duizenden, vaak op elkaar lijkende soorten, zullen problemen geven.’

Trainen
ObsIdentify onderscheidt zich van andere apps doordat het speciaal voor België en Nederland gemaakt is. Roeke: ‘Een sterk punt is dat Waarneming.nl en Waarnemingen.be gigantisch veel foto’s beschikbaar hebben om de software te trainen. Dat hebben andere landen niet. We gebruiken niet alleen mooie, maar juist ook slechte foto’s. We doen dat omdat onze app dan ook soorten gaat herkennen die minder duidelijk op de foto staan. In het veld lukt het niet altijd om een soort perfect in beeld te krijgen, maar dat is voor onze app dus geen probleem.’

In de toekomst zal ObsIdentify nog een meerwaarde krijgen. Kalkman: ‘Een app die alleen een soortnaam ophoest, vinden we flauw. We willen toe naar een slimme app die per soort de kenmerkende eigenschappen en het leefgebied noemt, zodat gebruikers de soorten zelf leren herkennen. Dat is voor ons de grootste uitdaging. Het kost slechts een paar dagen of weken om een nieuwe diergroep in te bouwen, maar om voor alle soorten de begeleidende tekstjes te maken wordt een enorme klus.’

Demonstratie
Naast zijn kantoor geeft Kalkman een kleine demonstratie. ObsIdentify komt er niet meteen uit als hij een scherm van witte bloemen fotografeert; het kan duizendblad zijn of valeriaan. De app suggereert om een foto toe te voegen. Als dan het kenmerkende blad er ook op staat weet hij zeker dat het duizendblad is. Gewoon biggenkruid zal een moeilijker opgave zijn, want soorten van de geslachten leeuwentand, streepzaad en havikskruid hebben precies dezelfde gele bloemhoofdjes. Om ze te onderscheiden moet je kijken of de stengel al dan niet vertakt en bebladerd is. Maar verbazingwekkend genoeg geeft de app het goede antwoord al na één foto van alleen de bloem. Wat ziet hij dat wij niet zien? ‘Hij meet precies de afmetingen van onderdelen op, in dit geval de lintbloemen, en berekent de verhoudingen ertussen’, denkt Kalkman. ‘Wij nemen dat niet waar.’

Hoewel de software autonoom soorten leert onderscheiden, is het toch niet helemaal een black box, legt Hogeweg uit. ‘We kunnen zichtbaar maken welke structuren belangrijk zijn geweest voor de herkenning van een soort. We zetten dat niet in de app, want die zou daar veel te zwaar van worden. Daarnaast leert de ObsIdentify een totaalbeeld herkennen, net zoals de meeste mensen een paardenbloem kunnen benoemen zonder alle kenmerken af te hoeven lopen, en zoals een specialist veel soorten in een oogopslag herkent.’

'Het plan is om de code vrij te geven, zodat ze ook een eigen app kunnen maken als daar behoefte aan is.’

Waarneming.nl hoopt dankzij ObsIdentify meer waarnemers aan zich te binden, maar gebruikers van de app zijn niet verplicht om hun waarnemingen door te geven. Hogeweg: ‘We willen de techniek achter de app ook beschikbaar stellen aan anderen. Soortenorganisaties, zoals Floron en Sovon Vogelonderzoek, en organisaties voor natuurbescherming en natuurbeheer kunnen in overleg met ons de app integreren in hun websites. En het plan is om de code vrij te geven, zodat ze ook een eigen app kunnen maken als daar behoefte aan is.’

Naturalis gaat een bovendien service opzetten: mensen sturen een foto op en krijgen onmiddellijk automatisch de soortnaam terug. En EIS en Naturalis zien nog allerlei andere toepassingen van de beeldherkenningssoftware.

Dit artikel verscheen 7 juli in Bionieuws 12