サハラ砂漠は荒涼とした不毛の地だという通念があるにもかかわらず、実際には18億本の木が生育している。
研究者らは、これを明らかにするために活用したのは衛星画像（NASA提供）と深層学習である。
乾燥地帯の広い地域で木が数えられたのは、これが初めてである。
人工知能と詳細な衛星画像を組み合わせた研究によると、西アフリカのサハラ砂漠には想像以上に多くの木が存在する。
研究者らは、サハラ砂漠の最西部、サヘル地域、そして西アフリカのいわゆる亜湿潤地帯を含む、130万平方キロメートル（501,933平方マイル）の地域で、18億本以上の木と低木を数えた。
「非常に驚いたのは、実際にかなりの数の木がサハラ砂漠に生育していたことです。これまではほとんど存在しないと、多くの人が考えていたからです」と語るのは、コペンハーゲン大学の地球科学・天然資源管理学部教授で、『Nature』に掲載された研究の筆頭著者でもあるマーティン・ブラント氏である。
「砂漠だけで数億本の木を数えました。この技術がなければ、それは不可能だったでしょう。実際、これは新たな科学の時代の幕開けになると私は考えています。」
研究者らは、詳細な衛星画像（NASA提供）と、深層学習（高度な人工知能手法）を用いた。通常の衛星画像では個々の木を識別できず、木は文字通り見えないままだった。さらに、森林地域外の木を数えることへの関心が限られていたため、この特定の地域にはほとんど木がないという見方が広まっていた。乾燥地帯の広い地域で木が数えられたのは、これが初めてである。
樹木と世界の炭素収支
ブラント氏によると、このような乾燥地帯の樹木に関する新たな知見は、いくつかの理由から重要だという。例えば、世界の炭素収支に関しては、樹木は未知の要素となっている。
「森林地域外の樹木は通常、気候モデルに含まれておらず、その炭素貯蔵量についてはほとんど分かっていません。基本的に、樹木は地図上の空白地帯であり、地球の炭素循環における未知の要素なのです」と同氏は語る。
さらに、今回の研究は、生物多様性や生態系、そしてこれらの地域に暮らす人々にとっての樹木の重要性をより深く理解することに貢献している。特に、樹木に関する知見を深めることは、アグロフォレストリーを推進するプログラムの策定にとっても重要であり、この手法は乾燥地域において大きな環境的・社会経済的役割を果たしている。
「そのため、衛星を用いて樹種を特定することにも関心を持っています。樹種は、生計の一環として木材資源を利用する地域住民にとっての価値との関係で重要だからです」と、地球科学・天然資源管理学部教授のラスムス・フェンスホルト氏は語る。
「樹木とその果実は家畜と人間の双方に消費されます。また、畑に残されると、水分と養分のバランスを改善するため、作物の収量にプラスの影響を与えます。」
わずか数時間で数千本の木を特定
コペンハーゲン大学のコンピュータサイエンス学部の研究者らは、これほど広い地域での木の計数を可能にした深層学習アルゴリズムを開発した。
研究者らは、樹木の姿を学習させるため、深層学習モデルに様々な木の画像を数千枚与えた。その後、樹形の認識に基づき、モデルは広範囲にわたる地域や数千枚の画像から木を自動的に識別し、地図化することができた。数千人の人間が数年かけて達成する作業を、モデルは数時間しか必要としない。
「この技術は、地球規模での変化を記録し、最終的には世界の気候目標の達成に貢献する点で、大きな可能性を秘めています。私たちは、このような有益な人工知能の開発に意欲を持っています」と、コンピュータサイエンス学部教授で共著者のクリスティアン・イーゲル氏は語る。
研究者らは次に、アフリカのさらに広い地域へと計数を拡大する予定である。また、長期的には、森林地域外で生育するすべての木を対象とした世界的なデータベースの作成を計画している。
