[해외DS] AI, 생물 다양성 보호하는 원주민 도울 수 있다

예일대 디목 교수, AI가 생물 다양성 보전에 도움 준 사례 소개하며 지원 필요성 주장 코넬대, 코랄 가드너스와 함께 자연 소리에서 암초 복원 성공 확인하는 ‘토착-AI 보전법’ 시작해 비슷한 프로젝트 브라질에서도 진행됐지만 ‘어른의 사정’으로 위태로운 상황… 정부 차원 노력 중요하다

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[해외DS]는 해외 유수의 데이터 사이언스 전문지들에서 전하는 업계 전문가들의 의견을 담았습니다. 저희 데이터 사이언스 경영 연구소(MDSA R&D)에서 영어 원문 공개 조건으로 콘텐츠 제휴가 진행 중입니다.

남태평양 프랑스령 폴리네시아 윈드워드 제도의 무레아 라군에 코랄 가드너스가 진행한 프로그램의 일환으로 식재된 산호입니다./사진=Image Professionals GmbH / Alamy Stock Photo

해당 기사는 예일 대학교 교수 겸 하버드 환경 센터 연구원 와이 치 디목(Wai Chee Dimock)의 개인적인 견해임을 밝힙니다.

와이 치 디목(Wai Chee Dimock)은 예일 대학교 교수 겸 하버드 환경 센터 연구원입니다. 인간과 비인간의 공생 관계에 주목, 공중 보건/기후 변화/원주민 공동체를 주제로 글을 쓰는 작가이기도 하죠. 지난 17일 Scientific American은 디목의 기고문을 실었습니다. AI는 어떻게 위험에 처한 생명체와 이를 보호하는 원주민을 도울 수 있는 걸까요?

유엔이 가장 최근에 펴낸 생물다양성 보고서에 따르면 1000종의 야생 포유류, 450종의 상어와 가오리를 비롯해 100만종에 이르는 생명체가 멸종 위기에 처해 있습니다. 이렇게 많은 야생동물이 사라진다면 인류 역시 막대한 대가를 치르게 될 것입니다. 다섯 명 중 한 명이 이들에게 의존해서 식량을 얻고, 생계를 유지하고 있기 때문입니다.

이를 극복하기 위해 유엔 산하의 생물 다양성 및 생태계 서비스에 관한 정부 간 과학 정책 플랫폼(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services)이 나섰습니다. 이 단체는 ‘지역 및 지역 모니터링 네트워크’를 통해 야생 종을 적극적으로 보호해 온 원주민을 위해 정부와 비정부기구(NGO)가 토지 권리를 확보할 필요가 있다며 목소리를 높였습니다.

저는 인간과 인간이 아닌 지성체의 공생에 관한 연구를 하면서 ‘생물 다양성 보존’과 ‘토착민의 토지 권리 확보’라는 두 가지 목표를 달성하는 데 AI가 어떤 역할을 할 수 있을지를 생각해 왔습니다. 특히, 딥러닝 신경망이라는 고차원적 인공 지능은 프로그래밍하지 않아도 성능 개선이 가능해 위험에 처한 생태계와 관련된 음향 데이터 분석 분야에 혁신을 일으키고 있습니다. 음향 모니터링은 종종 시각적인 모니터링을 보완하며 때로는 이를 대체하는, 21세기를 위한 관리 기술입니다.

물론 AI가 완벽한 건 아닙니다. 코드 공유뿐 아니라 기술 사용 자체가 제한되기도 한다는 문제점이 있죠. 정부와 NGO는 (생물 다양성 보호에) 신속하게 대응하는 이들이 이러한 도구를 적극적으로 활용할 수 있도록 더 열심히 노력해야 합니다.

또한 딥러닝 신경망이 있다고 해서 인간이 (생물 다양성 파괴 행위를) 감시할 필요가 없어지는 건 아닙니다. 오히려 그 반대이죠. 딥 러닝 신경망은 몇 초 안에 소리 데이터를 분석할 수 있는데, 덕분에 인간은 어떤 중요한 개입을 위한 시간을 벌 수 있습니다. 특히 불법 벌목과 채광이 횡행하는 곳에서 유용한데, 전기톱이나 드릴 소리를 감지한 딥 러닝 신경망은 지상에서 출동 준비를 마친 순찰대에게 신속하게 경보를 보낼 수 있습니다.

원주민 커뮤니티는 이런 상황에 즉각적으로 대응할 수 있습니다. 따라서 이들이 딥 러닝 신경망을 활용할 수 있게 된다면 생물 다양성 보호의 새로운 지평이 열릴 것입니다.

코넬 대학교는 프랑스령 폴리네시아의 무레아 섬(Mo’orea)에 기반을 둔 코랄 가드너스(Coral Gardeners, 산호 지킴이들)와 함께 AI 기반 원주민 보호 프로젝트를 시작했습니다. 이 분야에서 가장 처음 시행된 프로젝트 중 하나이죠. 코랄 가드너스는 2017년에 설립된 원주민 커뮤니티로, 내열성 슈퍼 산호를 재배해 암초의 손상된 부분에 심는 일을 하고 있습니다.

코넬 대학교는 무레아 섬에 서식하는 많은 유기체의 소리를 추적할 수 있는 소프트웨어를 제공하고, 하와이 대학교와 협력해 이를 ReefOS에 통합하는 역할을 맡았습니다. 참고로 ReefOS는 녹음 플랫폼인데, 하루 24시간 동안 시각 및 음향 데이터를 수집하는 센서 및 카메라 네트워크입니다. 이제 현장에 있는 사람들은 이 ‘AI가 적용된 사운드스케이프(soundscape; 소리(sound)와 풍경(landscape)을 합친 말로 자연의 소리가 조합돼 만들어진 음악을 뜻함)’를 통해 바닷속에 있는 암초가 건강하고 안정적인 암초처럼 들리는지, 아니면 추가적인 복원 노력이 필요한지를 확인할 수 있습니다.

이들이 만든 ‘토착-AI 보전법’은 잘 돌아가고 있습니다. 사실 이 방법은 이미 다른 생태계에서 시행된 적이 있는데요, 2014년 3월 브라질 북부의 템베(Tembé) 부족이 샌프란시스코의 비영리 단체 레인포레스트 커넥션(Rainforest Connection)과 함께 삼림 벌채를 감시하는 저비용 경보 시스템을 구축한 것이 그 사례입니다.

당시 레인포레스트 커넥션은 재활용 휴대폰과 오픈 소스 AI 소프트웨어 텐서플로우(TensorFlow)를 이용해 아마존의 ‘불협화음’ 속에서 전기톱과 벌목 트럭이 내는 소리를 포착했습니다. 또한 구글의 클라우드 컴퓨팅 기술로 전기톱이 돌아가는 소리가 감지되는 즉시 템베족 순찰대에 문자 알림을 전송하는 시스템을 구축했죠.

하지만 불행하게도 이 ‘최첨단’ 파트너십은 바람 앞의 등불과 다름없습니다. 농업의 산업화와 목장 건설을 위해 숲을 개간하려는 지역 정치인들이 원주민의 땅을 침범하는 일이 만연하기 때문이죠. 이러한 정치인의 예로는 브라질 상 펠릭스 도 싱구(São Félix do Xingu)의 시장 주앙 클레베르 토레스(João Cleber Torres)를 들 수 있습니다. 참고로 상 펠릭스 도 싱구는 브라질에서 삼림 벌채율이 가장 높고 토지와 관련된 살인 사건이 일상적으로 발생하는 도시입니다. 이런 살인 사건 중에는 미제로 남은 것도 많습니다.

템베족의 수는 2,000명 정도밖에 되지 않습니다. 2,766제곱킬로미터에 달하는, 이들의 선조가 물려준 땅을 노리는 총잡이들을 막기엔 턱없이 부족한 숫자죠. 벌써 숲의 30%가 파괴됐습니다. 인명 피해도 발생했고요. 자이르 보우소나루(Jair Bolsonaro) 대통령이 집권하면서 브라질에서는 이러한 원주민 살해 사건이 급증했습니다. 2021년 4월 14일에는 바티칸이 아마존 강 유역 원주민 조직 조정관(Coordinator of Indigenous Organizations of the Amazon River Basin) 이름으로 된 비상 선언문을 발표하면서 2020년에만 202명의 원주민 지도자가 살해당했으며, 이러한 살해 사건을 일으킨 토지 약탈자들은 고위 정치인들의 보호를 받고 있기에 처벌조차 받지 않는 상황이라고 경고하기도 했습니다.

생물 다양성이 처한 현실은 끔찍합니다. 아마존뿐 아니라 콩고 분지처럼 수많은 종이 서식하는 수많은 생태계가 피해를 보고 있습니다. 토착민이 보유한 토지가 공격을 받고, 그로 인해 한때 번성했던 서식지가 파괴되면서 가장 불법적인 채굴 산업에 노출되는 일은 전 세계 어디에서나 일어나고 있습니다. 결론적으로 법적으로 토지권이 확보되지 않은 상태에서는 AI를 이용한 파트너십으로 생태계를 보전하는 것 자체가 불가능합니다.

이러한 문제는 현재 세계 야생 생물 기금(World Wildlife Fund)이 수립 중인, 2030년까지 지구의 30%를 보존한다는 30×30 계획에서도 사라지지 않을 것입니다. 계획의 최종 초안은 올해 12월 몬트리올에서 열릴 유엔 생물 다양성 협약 당사국총회에서 발표될 예정인데, 이에 따르면 산림에 거주하는 이들 최대 3억명이 살 곳을 잃게 될 수 있습니다.

한편 바이든 정부는 별도의 30×30 계획을 수립했습니다. 완벽하지는 않지만 적어도 더 나은 목표를 가지고 있는 계획이죠. 구체적으로 살펴보면 미국 정부는 “부족 주권”을 존중할 것이고, “부족과 함께 자원을 활용”하고, “토착민의 전통적인 생태 지식을 의사 결정에 통합”하며, “토지와 수자원 관리에 대한 포괄적이고 협력적인 접근 방식을 취할 것”입니다.

이와 같은 파트너십에서 인공 지능은 없어서는 안 될 존재입니다. 특히 알렌인공지능연구소(Allen Institute for AI)가 미국과 팔라우 공화국이 공동 개최한 올해의 Our Ocean Conference(OCC, 이하 팔라우 회의)에 참석하면서 토착-AI 보전법은 완전히 새로운 경지에 올랐습니다.

팔라우 회의에서는 어족을 고갈시키고 지역의 생계를 위협하는 불법 조업 추적 등 섬나라에 유익한 특정한 작업을 AI가 훌륭하게 수행할 수 있다는 것이 증명됐습니다. 이를 보다 일반화시키면 실제 현장에 배치되기 전 신중하게 설계되고 엄격하게 테스트된 AI는 해양 데이터 분석에 유용하게 쓰일 수 있습니다. 혹등고래의 노래에서 미세 플라스틱의 특성에 이르기까지 다양한 데이터를 분석할 수 있는 겁니다.

최근 국립과학재단(National Science Foundation)이 기후 및 연안 해양학을 위한 AI 연구소를 설립하기 위해 2,000만 달러의 투자를 결정했다는 소식이 전해졌습니다. 굉장히 희망적인 소식이지만, 연구 자금을 따기 위한 경쟁이 치열할 것으로 예상되기에 모든 일이 순조롭지만은 않을 것입니다. 현재의 연구 의제를 주도하고 있는 해양 기반 청색 경제(blue economy)와 토착 보존법을 통합하기 위해서는 어느 정도의 노력이 필요합니다.

팔라우 회의에서는 굉장히 높은 기준을 설정했지만, 바이든 행정부가 항상 원칙을 지키는 건 불가능합니다. 팔라우 회의가 열린 지 불과 2개월이 지난 시점에 아메리카 정상회담이 열렸는데요, 당시에는 황폐화된 열대우림이나 아마존에서 일어난 살인 사건에 관한 이야기가 외면됐습니다. 보우소나루 대통령의 입지를 확보하기 위해서였죠. 그를 비판하는 원주민 지도자들의 입국 역시 금지됐습니다. 우리는 이러한 사건을 보면서 파트너십에 존재하는 ‘미사여구’가 종종 그저 ‘미사여구’가 된다는 것을 알 수 있습니다.

아울러 기념비적인 인플레이션 감소법(Inflation Reduction Act)의 시행 역시 문제가 됩니다. 6,000만 에이커의 연안 해역과 200만 에이커의 공공 토지가 석유/가스 시추를 위해 10년 동안 임대되기 때문입니다. 다만 이 법에는 희망적인 조항도 있는데, 원주민 주도의 기후 탄력성과 적응에 2억 7,250만 달러가 투입될 예정입니다. 원주민 커뮤니티가 중심이 되고, 이들의 참여를 의미 있게 만드는 AI 매개 보존법은 생물 다양성을 ‘생생하고, 혁신적이며 정치적으로도 유지하는’ 하나의 방안입니다.


The United Nation’s latest biodiversity report warns that one million species are headed for extinction, including 1,000 wild mammal species and 450 species of sharks and rays. Losing this much wildlife will have massive human consequences because one in five people depend on these species for food and income. To help reverse the crisis, the UN’s Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services urges governments and NGOs to secure land rights for Indigenous peoples, who have been “proactively” protecting wild species with “local and regional monitoring networks.”

Given my research on the symbiosis between human and nonhuman intelligence, I’m curious to see what role technology might play in serving these twin goals: conserving biodiversity and securing Indigenous land rights. In particular, an advanced form of artificial intelligence called deep-learning neural networks, able to improve its performance without being programmed, is revolutionizing the analysis of sound data from at-risk ecosystems. This acoustic monitoring, often complementing visual monitoring and sometimes replacing it, is conservation for the 21st century. Restricted access, of course, remains a perennial problem with AI—both in code-sharing and in the use of the technology itself. Governments and NGOs need to work harder to make this tool available to rapid-response teams, otherwise its promise would be wasted.

Deep-learning neural networks don’t negate the need for human vigilance; in fact, the opposite is true. Because this advanced AI can analyze sound data within seconds, it opens up a window of time for critical intervention, especially in places plagued by illegal logging and mining. The technology could hear the sounds of chainsaws or drills, and send alerts to action-ready patrols on the ground. Indigenous communities with access to this technology and able to respond instantly could be a key part of this new equation.

One of the first AI-based Indigenous conservation projects, undertaken by Cornell University, was co-developed with the Coral Gardeners, from Mo’orea, French Polynesia. Founded in 2017, this Indigenous group cultivates heat-resistant super corals and transplants them onto damaged parts of the reef. Cornell provides the software to track the sounds of the many organisms making their home here and, working also with the University of Hawaii, integrates them into a recording platform, ReefOS, a network of sensors and cameras collecting visual and acoustic data 24 hours a day. The AI-mediated soundscape tells the on-site respondents whether the reefs are starting to sound like healthy and stable reef systems, or whether additional restoration efforts are needed.

Such Indigenous-AI conservation works just as well with other ecosystems. In March 2014, the Tembé tribe in Northern Brazil reached out to the San Francisco nonprofit Rainforest Connection to build a low-cost alert system to monitor deforestation. Rainforest Connection uses recycled cell phones and an open-source AI software called TensorFlow to single out the sounds of chainsaws and logging trucks amid the cacophony of the Amazon. Text alerts go out instantly to Tembé patrols when Google’s cloud computing detects the rev of a chainsaw.

Unfortunately, this cutting-edge partnership is thrown into jeopardy by rampant encroachment on Indigenous lands, led by local politicians eager to clear the forests for industrial farming and ranching. One such politician is João Cleber Torres, mayor of São Félix do Xingu, a city that routinely posts some of the highest deforestation rates in Brazil, and where unsolved, land-related murders are just as routine.

With only about 2,000 members, the Tembé have found it difficult to fend off hired guns laying siege to their 2,766 square kilometers of ancestral holdings. Already 30 percent of their forests have been destroyed. There are human casualties as well. Under President Jair Bolsonaro, such Indigenous killings have skyrocketed in Brazil. On April 14, 2021, the Vatican published an emergency declaration from the Coordinator of Indigenous Organizations of the Amazon River Basin, warning that 202 Indigenous leaders had been murdered in 2020—averaging more than one death every other day—done with impunity by land-grabbers protected by their political bosses.

The consequences for biodiversity are dire. Throughout the world, not just in the Amazon but also in other species-rich ecosystems like the Congo Basin, assault on Indigenous lands has decimated once-flourishing habitats, exposing them to extractive industries at their most lawless. Without legally secured land rights, the partnerships necessary for AI-mediated conservation are impossible.

That irony is likely to persist under the World Wildlife Fund’s 30×30 plan—to conserve 30 percent of Earth by 2030. This is being negotiated for the final draft of the U.N. Convention on Biological Diversity, to take place in Montreal this December. The top-down target could end up evicting as many as 300 million human forest-dwellers. Biden’s separate 30×30 plan, though hardly perfect, at least offers better aspirational goals. The U.S. government will respect “Tribal sovereignty.” It will “leverage resources with Tribes,” “incorporate Indigenous Traditional Ecological Knowledge into decision-making,” and “take an inclusive and collaborative approach to the stewardship of land and water resources.”

Artificial intelligence is an integral part of this partnership. Especially telling was the presence of the Allen Institute for AI at this year’s Our Ocean Conference, co-hosted by the U.S. and the Republic of Palau, bringing Indigenous-AI conservation to a whole new level. The conference showed that AI can perform specific tasks beneficial to island nations, like tracking illegal fishing that depletes fish stocks and threatens local livelihood. More generally, AI, if carefully designed and rigorously tested before being deployed in the field, can be a useful tool for analyzing ocean data, from the songs of humpback whales to the properties of microplastics. The $20 million commitment from the National Science Foundation to create an AI Institute for climate and coastal oceanography raises a lot of hopes. However, competing demands for these funds also suggests that it won’t all be smooth sailing. It’s going to take some doing to integrate Indigenous conservation with the ocean-based blue economy that’s clearly driving the research agenda.

The Palau Conference set a very high bar. Unfortunately, the Biden administration isn’t always able to stick to its principles. Two months after Our Ocean 2022, at the Summit of the Americas—which avoided any mention of the devastated rainforest or murders in the Amazon to secure Bolsonaro’s presence—Indigenous leaders critical of him were barred from entry. An incident like this shows that the rhetoric of partnership is often just that: rhetoric. Biden’s commitment to biodiversity also seems shaky under the otherwise monumental Inflation Reduction Act, given the mandated, decade-long leasing of 60 million acres of off-shore waters and 2 million acres of public lands for oil and gas drilling. A provision of $272.5 million for Native-led climate resilience and adaptation is a silver lining here. AI-mediated conservation, centered on Native communities and making their participation meaningful, is one way to keep biodiversity live, innovative, and politically consequential.

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