デジタル生物多様性革命にはデータ以上のものが必要だ

Juniper Kiss ２０１８年７月１９日所要時間

キューガーデンで開催された「世界の植物と菌類の現状」シンポジウムでは、デジタル化によって新たな科学、より効果的な保全、そしてより高速なAIが実現すると期待されていた。しかし、最も難しい問題は、人、権力、そして誰が利益を得るのかという点だった。

https://www.botany.one/the-digital-biodiversity-revolution-needs-more-than-data/

その世界の植物と菌類の現状（SOTWPF）シンポジウムそれは、シンプルでありながら壮大なテーマ、すなわち「デジタル生物多様性革命」を中心に構築された。 SOTWPFレポート本書は、40か国170以上の機関から400人以上の専門家の知見を結集して執筆された。また、ニュー・フィトロジスト財団の特別コレクションにも収録されている。 標本のデジタル化の利点を活用するこれには、38か国の科学者による50以上の寄稿が含まれている。

3日間にわたるシンポジウムは生中継されたが、実際に会場で体験すると全く違ったものだった。デジタル生物多様性革命は、キューガーデンのジョドレル研究所の廊下や講義室で、コーヒーの列に並び、ポスターを掲示し、植物標本館や菌類標本館の見学をし、そして睡蓮が咲き誇る湖畔で休憩を取るなど、様々な場面で繰り広げられていた。

Botany One はお菓子がいっぱいのブース、意外な果物、ニュースレター購読者向けの盆栽レゴセットの抽選会を開催していました。私たちのブースの隣には、マックスコミュニケーションズ彼らはデジタル化ワークステーションを実演しており、その中には5,000ポンド以上する100億画素の富士フイルム製カメラも含まれていた。私はチームの気をそらしてカメラを持ち去ろうと冗談を言ったが、カメラには独自のセキュリティ追跡機能があると聞いて、その冗談は終わりにされた。

SOTWPFシンポジウム開催中のジョドレル研究所周辺：ヒュー・ディキンソン Annals of Botany 会社、Botany One ゲストエディターのジュニパー・キス、そして Alun Salt Botany Oneのブース、ポスターセッション、そしてアラン・パトン氏によるキュー植物園のデジタル化プロジェクトに関するプレゼンテーションが行われました。出典：Juniper Kiss

私が持っている過去に開催された世界の植物と菌類の現状に関するイベントをオンラインで視聴しました。しかし、ライブ配信では、ポスターの横で、コーヒーを飲みながら、あるいは植物標本館、菌類標本館、庭園を巡った後に交わされる会話を再現することはできません。食事は当然ながら植物性でした。フラッシュトークは、その場のエネルギーを最もよく捉えていました。60秒、イエローカード、レッドカード、ベル。ほとんどの会議は、この方法で運営すれば改善されると思います。

植物学1 デジタル植物学特集号私たちはこの1ヶ月間、同じような疑問を何度も繰り返してきました。植物を探し出す現場での現実的な課題、デジタル化のコツやテクニック、コレクションから何がわかるのか、そしてグローバルなツールと地域活動の間のギャップなどについて議論しました。シンポジウムは、まさにそうしたテーマが一つに集約されたような雰囲気で、コーヒーを片手に、多くの寛大な科学者たちが、共通の目標に向かって様々なアプローチを共有してくれました。

私が最も強く感じたのは、デジタル生物多様性革命は現実のものであり、刺激的であるということです。世界中で何百万もの活用されていないコレクションがデジタル化されています。しかし、この革命が、出所確認、同意、能力開発、利益共有、長期的な資金調達といった課題よりも速いペースで進むと、コレクションが新たな搾取的インフラへと変貌する危険性があります。今回の協議では技術的な可能性は明確になりましたが、同時に、資金力のある機関が、資金力の乏しい機関を、得られる価値以上の利益を搾取することなく、どのように支援していくかという、より難しい問題も残されました。

対面ワークショップでの議論では、コミュニティが次に優先すべき事項は何か、つまり、より多くのコレクションのデジタル化、既存データの改善、地域インフラへの資金提供、人材育成、機密文書の管理などについて議論されました。私は明確な答えを得られず、特に時間のかかる作業への資金提供者や、資金力のある機関が資金不足のコレクションをどのように支援するのかについては、結論が出ませんでした。この不確実性は、革命全体の根底にあるため、声に出して述べておく価値があります。シンポジウムの要旨と録画はすべてオンラインで公開されていますが、ここではそのハイライトをいくつかご紹介します。

1日目：標本から保全活動へ

最初の例の一つはマリアンヌ・ルルー、から　南アフリカ国立生物多様性研究所（SANBI）、と エリカ・ベルティシラータこのケープフラッツ原産の種は、都市の拡大と農業開発の後、20世紀前半に野生では絶滅しました。植物標本コレクションは、保護活動家たちがこの植物がどこに生育していたのか、どのような生息環境を必要としていたのかを復元するのに役立ちました。そして、生きた個体のコレクションが、この植物の再導入に役立ちました。

ルルー氏はプレゼンテーションの中で、「個々の標本と政策との関連性は遠いもののように思えるかもしれないが、その関連性は確かに存在し、決して軽視すべきではない」と述べた。

これはデジタル化による最もクリーンな影響経路です。標本ラベルはチェックリストになり、チェックリストはレッドリストになり、レッドリストは政策決定になり、政策決定は生息地の一部を保護するか、開発するかを決定することができます。これは古い標本棚への郷愁ではありません。これは、世界中を巡る証拠なのです。

*エリカ・ベルティシラータ* 南アフリカにおけるデジタル化の影響経路を示す：古い植物標本記録は、かつて野生で絶滅した種の生息地と分布を再構築するのに役立った。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [1：43：02]

同じセッションは、植物標本室から微生物および真菌標本室へと移った。アンドレイ・ユルコフライプニッツ研究所DSMZの研究者は、微生物コレクションは「全く別の世界」だと指摘した。株情報これらは単なるラベルや画像ではありません。生存可能な株、培養物、配列、生育条件、代謝データ、名称、識別子、特許制限、そして時には名古屋議定書 or 生物多様性条約（CBD）関連のアクセス制限。菌類の場合、問題はさらに複雑になります。標本、生きた培養物、環境シーケンス、iNaturalistの写真はすべて同じ生物を指している可能性がありますが、異なるシステムに属している場合があります。

アンドレイ・ユルコフは、菌株が利用可能性、分離株、生育条件、配列、分類、命名法、メタデータとリンクする連結データシステムとして微生物コレクションを示した。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [2：17：09]

その後ハンナ・マクファーソンのオーストララシアでの講演では、デジタル化は単一のプロジェクトではなく、長期にわたる協力関係であることが示された。オーストラリアのバーチャルハーバリウムオーストラリアの植物標本館間の協力として始まり、現在はオーストラリアの生きた地図帳および GBIF。マクファーソン氏は、個々のコレクションは 16,000 標本から 1.6 万標本に及ぶと述べ、オーストラリアのデータベース化はイメージングよりはるかに進んでいるが、ニュージーランドのイメージングはさらに進んでいると説明した。彼女はオーストラリアの多くのツールとデータベースを強調した (例: AusTraits, ヘスピ, スペシメイト）、そして文化的な知識の継承を促進し、文化的に配慮した標本管理や知識の返還の機会を提供するという役割も果たしている。マクファーソンが述べたように、「昨日収集されたもの、何百年も前に収集されたもの」はすべて、世界の状況を理解するのに役立つ。

彼女の最も印象的な例の1つは「Got by Dan」です。このフレーズは、ジョージ・ケイリーシドニーで政府から任命された最初の植物学者である彼は、先住民の知識保持者と協力していた。ダニエル・ムーワッティンこれらのラベルは、単に植物を指し示す以上の役割を果たします。収集、言語、そして認識の歴史を紐解くのに役立ちます。また、注意深く行えば、デジタル化が修復の一形態となり得る理由も示しています。こうした文脈のない標本画像は、はるかに価値の低いものとなるでしょう。

ハンナ・マクファーソンは、オーストラリアとニュージーランドの植物標本館が、長期的なデジタル化インフラをAIパイプライン、データ品質、キュレーション、知識の返還とどのように連携させているかを示した。出典：ジュニパー・キス

カルロス・ジャラミロさん PollenGeo 講演では、花粉症花粉はほぼ不滅で、非常に多様であり、蜂蜜の真贋鑑定、アレルギー、法医学、考古学、石油探査、古生態学に役立ちます。花粉は、ミツバチがどこにいたか、遺体がどこを移動した可能性があるか、人類がヨーロッパをどのように移動したか、数百万年前のアマゾンがどのような姿だったかを教えてくれます。ハラミロ氏の研究は、ロボットによるスライドのデジタル化と、新熱帯の花粉で訓練されたニューラルネットワークを連携させています。1枚のスライドをデジタル化して約20～25GBのファイルを生成するのに約12分かかり、かつては顕微鏡で何時間もかかっていた作業を、ロボットによるデジタル化とニューラルネットワークで構築されたパイプラインに移行します。オメロバイオイメージアーカイブMySQLデータベース、サーバー、顕微鏡、ワークステーション、AI処理用コンピュータなど。

ハラミージョ氏の講演は、シンポジウムで最も優れた技術的な名言の一つを生み出した。

「私はこの仕事を35年ほど続けていて、常に画像を使っていますが、このプロジェクトを始めるまでは、画像が一体何なのか本当には理解していませんでした。」

例えば、 フォーム 違いを知る JPEGとPNGデジタル画像は、単に画面上で見栄えが良いだけのものではありません。ピクセル、焦点面、ファイル形式、圧縮、メタデータ、色、解像度、そして情報など、様々な要素から成り立っています。これは、現在では人間だけでなく機械にも対応できるようコレクションが準備されているため、重要な意味を持ちます。

カルロス・ハラミージョ氏のPollenGeoプロジェクトは、顕微鏡スライドをAI対応の画像データセットに変換する。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [2：37：03]

2日目：植物標本から座標と特性へ

デイモン・リトルのSòlarsteinnに関する講演は、同じ問題を言語にまで広げた。Sòlarsteinnは標本ラベルの地理参照を行うAIシステムである。彼はまず、その名前の由来となった物体、つまりバイキング時代のものから話を始めた。サンストーン光を2つの光線に分割し、曇天時でも太陽を見つけるのに役立つ。それは良い比喩だった。植物標本のラベルもナビゲーションツールだが、扱いにくいものだ。

ラベルには、古い地名、収集家の略記、今はもう存在しない鉄道駅、あるいは座標に変換しなければならない「近く」や「周辺」といったフレーズが含まれている可能性がある。リトルのシステムは、魔法のようなLLMトリックとして提示されたわけではなかった。彼はこのプロジェクトがどのように始まったかを思い出した。「LLMを使えばいいんだ、と彼らは言った。それでうまくいく、と彼らは言った。」そう言ってため息をつき、軽く笑った。実際のアーキテクチャははるかに慎重なものだった。 GBIF (NAIST) とアイディグバイオトレーニングおよびテストデータ、SentencePieceトークン化、4,096個のトークンID、ダーウィンコア出力、球面座標、アテンションメカニズム、および地球上の大円距離を使用したカスタム損失関数。

何世紀も前の植物標本を「AI対応」データに変換することは、単なるスローガンではありません。それは、不規則な歴史的言語を構造化された生物多様性の証拠に変換する作業です。リトルのより広範な研究には、ハーバリウム2021ハーフアースチャレンジデータセットこれは、植物標本シートからの自動分類群認識のための、大規模で多様なトレーニングデータセットの作成に役立った。

Damon Little氏のSòlarsteinnでの講演では、歴史的な場所に関するテキストがトークン化されたモデル入力となり、構造化されたDarwin Coreスタイルの地理参照出力になる方法が示されました。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [38：47]

次に、ジャンニーヌ・カベンダー・バレスハーバード大学植物標本館の彼女は、ラベルやRGB画像を超えたデジタル化を推進した。彼女の講演は植物標本の反射スペクトル彼女は、標本が植物の構造、化学組成、機能、系統発生に関する情報をどのように保持できるかを示した。報告書の中で彼女は、可視光域の光子によって色を見ることができる一方、近赤外線および短波赤外線の波長は「植物の構造、化学組成、および植物形態の他の多くの側面」に関する情報を伝達すると説明している。しかし、異なる機器、背景、光学設定、メタデータを標準化する必要があるため、この方法論はまだ繊細である。 iHerbSpecワーキンググループ互換性のないスペクトルデータセットが増殖する前に、共通のプロトコルを構築しようとしている。

植物標本の反射スペクトルは、標本を植物の構造、化学組成、機能、リモートセンシング、および地球規模の生態系モデリングと関連付けることができます。続いてパネルディスカッションが行われます。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [1:00:48]/ジュニパー・キス

菌類にようやく焦点が当てられる

菌類はシンポジウムで頻繁に取り上げられ、依然として何が欠けているかを改めて思い起こさせた。エステル・ガヤさん菌類ゲノム配列決定プロジェクトこのプロジェクトは、歴史的な菌類のタイプ標本をゲノム証拠として利用しています。プロジェクトは、合計180万点以上の菌類標本と約6万1000点のタイプ標本を所蔵するコレクションから、7,000点のタイプ標本を分子レベルで特徴付け、一般に公開することを目的としています。エスター氏の講演で重要な点は、タイプ標本の配列決定は単に古い標本にDNAを追加するだけではなく、菌類の名称を安定させ、歴史的なコレクションを現代の系統樹に結びつけ、菌類を保全や生物多様性の研究でより利用しやすくするのに役立つということです。

エステル・ガヤ氏の菌類標本シーケンスプロジェクトは、菌類のタイプ標本や歴史的コレクションのゲノムデータのギャップを埋めています。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [4：54：40]

ラリッサ・トリエルヴェイラー・ペレイラのブラジルの菌類の多様性に関する議論は、問題のもう一方の側面を明らかにした。ブラジルには、主要な国家植物データインフラストラクチャがあり、ブラジルの植物と菌類 REFLORAプラットフォームでは、菌類は植物に比べて参加、モノグラフ、固有種リスト、保全利用の面で遅れをとることが多い。ペレイラ氏は、奇妙でカラフルなガステロイド菌の研究について語り、「とても奇妙だから好きなんです」と述べ、菌類をレッドリストや保全政策に組み込むには、標本データ、GBIFの記録、各国のプラットフォームが必要であることを示した。彼女の講演では、データがコレクションから法律へと移行できることも示された。ブラジルでは現在、絶滅危惧種の菌類に関する公式な国家リストが存在する。指定された菌類に法的保護を与え、採取、輸送、保管、管理、取引に制限を課す。彼女はまた、 リキエラ・エデュリス「スイスチーズキノコ」は、菌類の保全のために、標本データ、野外調査、分子特性解析、生息域外保全、および一般への啓発活動をどのように組み合わせることができるかを示す具体的な例である。

ブラジルの公式絶滅危惧菌類リストは、菌類標本データがコレクションから法律や保護へとどのように移行していくかを示している。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [5：26：04]

ポスターには、どれだけの標本が未公開のままになっているかが示されていた。マダガスカルには3,000点以上の菌類標本があるが、そのかなりの割合が紛失したり、保存状態が悪かったり、特にヨーロッパの海外の菌類標本館に保管されていたりする。デジタル化によって地理的な障壁の一部は取り除けるかもしれないが、そうした障壁が最初から存在しなかったかのように振る舞うことはできない。

沈黙の植物標本が語るとき

ダニエル・ジギラの講演沈黙の植物標本館シンポジウム中、おそらく最も長い拍手を受けたのは彼だった。彼の出発点は単純明快だった。埃をかぶった標本棚に収められた標本も、洗練されたデジタルポータルに掲載された標本と同じくらい科学的に重要である、というものだ。ハーバード大学植物標本館で働き、そこで厳選された標本をオンラインで閲覧した後、彼はナイジェリアに戻り、母校の植物標本館を訪れた。

そこで彼は、「古くて埃っぽく、荒れ果てた」部屋の中で、世界の生物多様性科学から隠されていた「非常に素晴らしく美しい標本」を発見した。彼の目的はハーバード大学とナイジェリアの植物標本館を比較することではなく、なぜ一方の標本は世界に語りかけることができるのに、もう一方は誰にも聞かれないままなのかを問うことだった。彼が言うように、これらの標本が沈黙しているのは、「語るべきことがないからではなく、世界の科学界がそれらに耳を傾ける耳を持っていないからだ」。

ダニエル・ジギラは、「沈黙の植物標本館」を、世界の植物学界であまり知られていない、あまり利用されていない、あるいは過小評価されているコレクションと定義した。出典： YouTubeでご覧いただけます。 [4：59：06]

その数字を見れば、その沈黙を無視することはできない。ジギラと同僚たちナイジェリアには約53の植物標本館があるが、70%以上が世界的なディレクトリに登録されていない。インデックス標本約30%が、ラップトップ、デスクトップ、または外付けドライブを使用してローカルでデジタル化の努力をしていたが、標本やメタデータをオンラインにアップロードしたのはわずか約5%だった。その結果は、 クネスティス・フェルギネア薬用植物である。ナイジェリア国外で保管されている標本のみに基づく種の分布モデルは、ナイジェリア国内の標本を使用したモデルよりもはるかに狭い範囲を示した。

あるスライドの最後の一文が、まさにそれを言い表していました。「すべての標本には声がある。その声が確実に届くようにしよう。」これこそが、戦う価値のあるデジタル化の姿です。沈黙の場所からデータを抽出することではなく、各国が自国の植物学的証拠を構築、管理、活用できるようにするための投資なのです。

ポスターセッションでは、その点が繰り返し強調された。ジンバブエのデジタル化の取り組みは、資源制約下において、戦略的な優先順位付け、能力開発、そしてパートナーシップが何を実現できるかを示した。エチオピアのGBIFの取り組みは、能力強化によって、これまで十分に代表されてこなかった地域から植物標本や出現データを動員し、レッドリストの評価、種の分布モデリング、そして国家報告を支援できることを示した。

第2部では3日目を迎え、シンポジウムは方法論とインフラストラクチャから、権限、利益共有、オープンライセンス、AIへと話題を移した。