حماية التنوع البيولوجي: قصة نجاح مؤسسة Kashmir World Foundation مع Ultralytics YOLOv5 و YOLOv8

تأسست مؤسسة كشمير العالمية (KWF) في غريت فولز بولاية فيرجينيا عام 2008، بمهمة تنفيذ أحدث التقنيات في مجال الحفاظ على الحياة البرية وحمايتها على نطاق عالمي. تعمل مؤسسة KWF على بناء وتشغيل أنظمة ذاتية غير مأهولة تدعم جهودها في الحفاظ على البيئة ومكافحة الصيد غير المشروع. وفي عام 2013، بدأت المؤسسة في دمج الذكاء الاصطناعي في عملياتها.

وفقاً لـ الصندوق العالمي للطبيعة.)، يشكل فقدان الموائل أكبر خطر وجودي يهدد 85% من جميع الأنواع المدرجة في "القائمة الحمراء"، والتي تصنف الأنواع بأنها مهددة بالانقراض أو معرضة للخطر. وفي الوقت نفسه، يتزايد الطلب على الحيوانات البرية التي يتم صيدها بطرق غير مشروعة لاستخدامها في الطب التقليدي أو كأطعمة فاخرة أو حيوانات أليفة غريبة. ويؤدي فقدان الموائل والصيد غير المشروع معاً إلى تهديد التنوع البيولوجي العالمي وإحداث آثار كارثية على المجتمعات والبيئات المحلية.

بالإشارة إلى التعاون الداخلي القوي، توضح عالية باندولفي، المؤسس والمدير التنفيذي، أن "الطلاب والأكاديميين والمهندسين والعلماء من جميع أنحاء العالم على استعداد للتطوع بوقتهم وخبراتهم". تُدار مؤسسة KWF بنسبة 100% من قبل متطوعين من جميع أنحاء العالم. ومن خلال عملهم، حققت المؤسسة خطوات كبيرة في حماية العديد من الأنواع المهددة بالانقراض مثل قطط الرمال في قطر، والسلاحف البحرية في كوستاريكا، ونمور الثلوج في جبال الهيمالايا.

"نحن جميعاً نقوم بهذا لأننا نحب الحيوانات، ولكن الأهم من ذلك أننا نريد استخدام مهاراتنا لفعل الخير في العالم وإحداث تغيير إيجابي لهذه الأنواع التي قد لا تنجو لولا ذلك." عالية باندولفي، المؤسس والمدير التنفيذي، مؤسسة كشمير العالمية

Link to this sectionمكافحة مشكلة الصيد غير المشروع#

في كثير من الحالات، من الصعب للغاية على دعاة الحفاظ على البيئة الوصول إلى المواقع التي يحدث فيها الصيد غير المشروع. يتعين على مؤسسة KWF مواجهة أربع عقبات رئيسية في جهود الحفاظ على البيئة في المناطق النائية من العالم:

• أنماط الطقس الخطيرة
• العوامل الاجتماعية والسياسية غير المتوقعة
• التضاريس الوعرة
• نقص الموارد لإرسال أفراد إلى هذه المناطق في جميع الأوقات

في الماضي، كان دعاة الحفاظ على البيئة يضعون أجهزة تسجيل فيديو في الميدان لمشاهدة اللقطات لاحقاً. ومع وجود مئات الآلاف من ساعات اللقطات، تعتمد هذه العملية على المشاهد لاكتشاف وتحديد أنواع الحيوانات والصيادين غير القانونيين بدقة. ونظراً لضيق الوقت والخطأ البشري، تبين أن هذا النهج يضع دعاة الحفاظ على البيئة في وضع غير مواتٍ. أدرك المتطوعون في مؤسسة KWF أنهم بحاجة إلى تجهيزات أفضل لاتخاذ موقف ضد الصيادين والصيد غير القانوني.

يعمل التطور الحتمي للتكنولوجيا كسلاح ذو حدين. فمع استمرار تحسن جودتها وزيادة سهولة الوصول إليها، يمكن لكل من دعاة الحفاظ على البيئة والجهات الفاعلة السيئة الحصول على أحدث التقنيات. وللبقاء في وضع تنافسي، يجب على دعاة الحفاظ على البيئة أن يكونوا مستعدين لتسخير قوة أحدث التقنيات واستخدامها لصالحهم.

Link to this sectionالطريق الإبداعي للمضي قدماً#

كانت باندولفي بحاجة إلى حل قوي في الميدان يوفر لمؤسسة KWF معلومات في الوقت الفعلي. ولأنها كانت بحاجة إلى حل يلغي الخطأ البشري ويواجه العقبات الأربع الرئيسية، فقد أدركت أن مسألة ثوانٍ معدودة يمكن أن تصنع فارقاً في مهمة مكافحة الصيد غير المشروع، مما يعني أن الرؤى في الوقت الفعلي يمكن أن تلعب دوراً مباشراً في منع قتل الحيوانات.

بفضل الإبداع الذي تتمتع به، نظرت باندولفي في التكنولوجيا والموارد اللازمة للمشروع. وفي حين أن الكثير من التكنولوجيا التي تحتاجها متاحة حالياً، فإن باندولفي تتوقع طرح أجهزة وبرمجيات ستصبح متاحة في المستقبل القريب. وهي تقود فريقها في مؤسسة KWF لتطوير أساليب تستخدم الطائرات بدون طيار والذكاء الاصطناعي وقدرات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

"في بداية هذا المشروع، كانت هناك العديد من الشكوك من المجتمع. قيل لي إن هذا جنون، وإنه مستحيل، ولا يمكنك القيام بذلك، والتكنولوجيا غير موجودة، لكنني كنت أفكر على المدى الطويل، حيث تحتاج علوم الكمبيوتر وقدرات الطائرات بدون طيار إلى التطور والاندماج معاً لهذا المشروع."

من خلال وضع مجموعة متنوعة من الكاميرات وأجهزة الاستشعار في المواقع المعرضة للخطر، تتلقى مؤسسة KWF بيانات من مواقع حول العالم، مما يوفر لها رؤى قابلة للتنفيذ لاتخاذ قرارات في أجزاء من الثانية.

تقول باندولفي: "تخيل أن هناك صيادين في موقع معين، نريد أن نكون قادرين على تتبعهم وتنبيه الحراس إلى موقعهم حتى يتمكنوا من اعتراض الصيادين وإيقافهم قبل أن يقتلوا أي حيوانات".

Link to this sectionلماذا YOLOv5؟#

نظراً للحاجة إلى اكتشاف الأشياء في الوقت الفعلي، احتاجت مؤسسة KWF إلى أن تكون مخرجات نموذجها دقيقة وموثوقة للغاية. عند موازنة خياراتها، قام قائد فريق الذكاء الاصطناعي في KWF، دان إيلتينك، وهو طالب في هولندا، بمقارنة أداء YOLOv4 وYOLOv5. مع YOLOv5، أدت عدة نقاط تمايز إلى اختيار فريق KWF له في مشاريعهم:

• تطلبت نماذج YOLOv5 تدريباً بعدد أقل من الصور.
• جعل جانبه مفتوح المصدر التكنولوجيا في متناول فريق KWF بشكل كبير.
• منحنى التعلم لـ YOLOv5 لم يكن حاداً.

تعتمد مؤسسة KWF على فريق من المتطوعين والمهندسين والمتدربين من جميع أنحاء العالم لبناء التكنولوجيا اللازمة لجهود الحفاظ على البيئة. العديد من المتدربين هم طلاب في المدارس الثانوية، وبعضهم لديه خبرة قليلة أو معدومة بـ YOLOv5. رأت باندولفي أن حتى أولئك الذين لديهم أقل خبرة سابقة كانوا قادرين على تشغيل YOLOv5 في أقل من ثلاثة أسابيع.

بالإضافة إلى ذلك، جعل التكامل مع منصة تتبع التجارب ضبط النماذج ومجموعات البيانات أمراً مباشراً، مما سمح لمؤسسة KWF بزيادة أداء نماذج YOLOv5 الخاصة بهم في الميدان إلى أقصى حد.

"كان YOLOv5 دقيقاً وساعدنا في إنقاذ الحيوانات قبل قتلها، وهو ما كان هدفنا النهائي."

بدون YOLOv5، تقول باندولفي إن فريقها في KWF سيكون محبطاً. قبل تطبيق اكتشاف الأشياء، كانت مشاريع الحفاظ على البيئة تفتقر إلى كمية مثالية من البيانات. في أوائل عام 2023، ستنقل KWF عملها إلى Ultralytics YOLOv8، وهو أحدث إصدار في عائلة YOLO لبنيات رؤية الذكاء الاصطناعي.

Link to this sectionنشر YOLOv5#

في الوقت الحالي، تنشر KWF نظام YOLOv5 لاكتشاف الأشياء على أجهزة الاستشعار في الميدان. ترسل هذه الأجهزة البيانات إلى علماء الأحياء الذين يصبحون قادرين بعد ذلك على تحليل المعلومات وإنشاء رؤى قابلة للتنفيذ. وفي العام المقبل، تهدف KWF إلى تدريب YOLOv5 على مجموعات بيانات تحتوي على صور من طائرات بدون طيار، ثم نشر هذه الطائرات في الميدان.

Link to this sectionمشاريع الحفاظ على البيئة#

Link to this sectionالسلاحف البحرية#

هناك سبعة أنواع مختلفة من السلاحف البحرية في العالم وكل واحد منها يعتبر مهدداً بالانقراض. عند وضع البيض، تأتي إناث السلاحف البحرية إلى الشواطئ وتحفر أعشاشاً في الرمال حيث تضع بيضها. يمكن أن تستغرق هذه العملية عدة ساعات، ولكن بمجرد الانتهاء، تعود إناث السلاحف البحرية إلى الماء، تاركة بيضها ليحتضن في الرمال لمدة 55-65 يوماً. مع رحيل الأمهات نهائياً، يُترك البيض مع القليل من الدفاعات ضد الصيادين والحيوانات المفترسة والعناصر الطبيعية.

في الماضي، كان نهج دعاة الحفاظ على البيئة لتتبع السلاحف البحرية هو وضع علامات على جميع المواقع على الشاطئ التي توجد بها أعشاش. إذا كانت التهديدات في هذه المناطق مرتفعة، سيقوم دعاة الحفاظ على البيئة بنقل الأعشاش إلى موقع أكثر أماناً في هذه الأثناء، وإطلاق السلاحف في المحيط بمجرد فقسها.

يمكن أن تتضمن هذه العملية المشي يدوياً على الشواطئ التي يبلغ طولها 30 ميلاً أو أكثر ووضع علامات على الأعشاش. وقد ثبت أن توفير قدر كافٍ من القوى العاملة لتنفيذ هذه العملية كل يوم أمر صعب، خاصة أثناء عمليات الإغلاق بسبب كوفيد-19.

بالإضافة إلى ذلك، ثبت أحياناً أن وضع علامات على أعشاش السلاحف البحرية كان عكسياً. لم يكن الصيادون قادرين فقط على البحث عن الأعشاش التي تم وضع علامات عليها، بل تمكنت الخنازير أيضاً من معرفة أن العلامات تعني وجود أعشاش سلاحف بحرية قريبة، مما دفعها إلى أكل البيض.

رأت KWF فرصة للتحسين داخل هذه العملية من خلال تقليل عامل القوى العاملة واستبدال العلامات التي يسهل التعرف عليها. من خلال إعداد أنظمة جوية ذاتية باستخدام YOLOv5 لاكتشاف وتحديد وتوصيف أعشاش السلاحف البحرية، يمكن لعلماء الأحياء تلقي معلومات في الوقت الفعلي حول أعشاش السلاحف البحرية، بما في ذلك مساراتها وموقعها الجغرافي، وبالتالي استبدال الحاجة إلى قيام علماء الأحياء بالمشي يدوياً على الشواطئ ووضع علامات على الأعشاش.

Link to this sectionنمور الثلوج#

يسمح فراء نمور الثلوج الأبيض السميك ذو البقع الداكنة لها بالتمويه بشكل مثالي في مناظر الهيمالايا الطبيعية. في البرية، هي حيوانات مفترسة عليا وليس لها مفترسات طبيعية. ومع ذلك، وبسبب الطلب المرتفع للغاية على فرائها وأجزاء جسمها الأخرى في الموضة والطب التقليدي، إلى جانب فقدان الموائل وتجزئتها، يُقدر أن هناك فقط ما بين 4000 و6500 نمر ثلجي متبقٍ في البرية.

أثبتت جهود الحفاظ على نمور الثلوج أنها صعبة للغاية نتيجة للعوامل التي تساهم في البيئة القاسية التي توجد فيها:

• الارتفاعات العالية
• تساقط الثلوج المفرط
• درجات الحرارة المتجمدة
• الرياح القوية
• الوديان شديدة الانحدار
• التضاريس الوعرة

بالإضافة إلى ذلك، من النادر للغاية رؤية نمور الثلوج في البرية. ونتيجة لذلك، تعمل مؤسسة KWF على تطوير نهج آلي لحماية هذه القطط الكبيرة، باستخدام تكنولوجيا الطائرات بدون طيار لتتبعها وحمايتها. في هذا الوقت، لا تزال تكنولوجيا الطائرات بدون طيار قيد التطوير حتى تصل إلى النقطة التي يمكن فيها للآلات العمل في الظروف اللازمة لتتبع نمور الثلوج، والتي تتراوح بين 20,000 إلى 22,000 قدم.

بمجرد توفر التكنولوجيا، تعتزم KWF استخدام YOLOv5 في أجهزة الاستشعار وعلى الطائرات بدون طيار، والتي سيتم نشرها بعد ذلك في جبال الهيمالايا. ولأغراض التتبع، ستكون أجهزة الاستشعار والطائرات بدون طيار هذه قادرة على اكتشاف آثار الأقدام في الثلج، والتي عادة ما تتطاير بسرعة مع الرياح. سيتم بعد ذلك نقل هذه المعلومات في الوقت الفعلي إلى علماء الأحياء ودعاة الحفاظ على البيئة.

قم بزيارة موقع مؤسسة كشمير العالمية واطلع على كيفية مساعدتك في إحداث فارق في جهود الحفاظ على البيئة الخاصة بهم في جميع أنحاء العالم.