حماية التنوع البيولوجي: قصة نجاح Kashmir World Foundation باستخدام Ultralytics YOLOv5 وYOLOv8

تأسست مؤسسة كشمير العالمية (KWF) في غريت فولز بولاية فرجينيا عام 2008، وكانت مهمتها تطبيق أحدث التقنيات في الكفاح من أجل صون الحياة البرية وحمايتها على نطاق عالمي. وتبني KWF أنظمة مستقلة وغير مأهولة وتديرها لدعم جهودها في مجال الحفاظ على البيئة ومكافحة الصيد الجائر. وفي عام 2013، بدأت KWF في اعتماد الذكاء الاصطناعي في عملياتها.

وفقًا لـWWF.)، يشكّل فقدان الموائل أكبر خطر وجودي يهدد 85% من جميع الأنواع المدرجة في «القائمة الحمراء»، التي تصنّف الأنواع باعتبارها مهددة بالانقراض أو مهددة. وفي الوقت نفسه، يظل الطلب على الحيوانات البرية المصطادة بصورة غير قانونية لاستخدامها في الأدوية التقليدية أو الأطعمة الفاخرة أو كحيوانات أليفة غريبة مرتفعًا، وتشير التقارير إلى أنه قد ازداد. ويهدد فقدان الموائل والصيد الجائر معًا التنوع البيولوجي العالمي، ويتسببان في آثار كارثية على المجتمعات والبيئات المحلية.

وبالإشارة إلى التعاون الداخلي القوي، توضح المؤسسة والمديرة التنفيذية، عليّة باندولفي، أن «الطلاب والأكاديميين والمهندسين والعلماء من جميع أنحاء العالم مستعدون للتطوع بوقتهم وخبراتهم». وتُدار KWF بالكامل، بنسبة 100%، على يد متطوعين من جميع أنحاء العالم. ومن خلال عملهم، حققت KWF تقدمًا كبيرًا في حماية العديد من الأنواع المهددة والمهددة بالانقراض، مثل القطط الرملية في قطر، والسلاحف البحرية في كوستاريكا، ونمور الثلج في جبال الهيمالايا.

"نفعل جميعًا هذا لأننا نحب الحيوانات، ولكن الأهم من ذلك أننا نريد استخدام مهاراتنا لفعل الخير في العالم وإحداث تغيير إيجابي لهذه الأنواع التي قد لا تتمكن من البقاء لولا ذلك." عليّة باندولفي، المؤسسة والمديرة التنفيذية، مؤسسة كشمير العالمية

مكافحة مشكلة الصيد الجائر#

في كثير من الحالات، يصعب للغاية على دعاة الحفاظ على البيئة الوصول إلى المواقع التي يحدث فيها الصيد الجائر. ويتعين على KWF مواجهة أربعة عوائق رئيسية في جهودها للحفاظ على البيئة في المناطق النائية من العالم:

• أنماط الطقس الخطرة
• عوامل اجتماعية وسياسية لا يمكن التنبؤ بها
• تضاريس قاسية
• نقص الموارد اللازمة لإرسال أفراد إلى هذه المناطق في جميع الأوقات

في الماضي، كان دعاة الحفاظ على البيئة يضعون أجهزة لتسجيل الفيديو في الميدان، على أن تُشاهَد التسجيلات لاحقًا. ومع مئات الآلاف من ساعات التسجيلات، تعتمد هذه العملية على المشاهد لاكتشاف أنواع الحيوانات والصيادين الجائرين وتحديد هويتهم بدقة. وبسبب ضيق الوقت والخطأ البشري، ثبت أن هذا النهج يضع دعاة الحفاظ على البيئة في موقف غير مواتٍ. وأدرك المتطوعون في KWF أنهم بحاجة إلى تجهيز أفضل لاتخاذ موقف ضد الصيد الجائر والصيد غير القانوني.

إن التطور الحتمي للتقنية سيف ذو حدين. فمع استمرار تحسن جودتها وزيادة سهولة الوصول إليها، يستطيع كل من دعاة الحفاظ على البيئة والجهات السيئة استغلال أحدث التقنيات. ولكي يظل دعاة الحفاظ على البيئة قادرين على المنافسة، يجب أن يكونوا مستعدين لتسخير قوة أحدث التقنيات واستخدامها لمصلحتهم.

المضي قدمًا بطريقة إبداعية#

كانت باندولفي بحاجة إلى حل حازم في الميدان يزوّد KWF بمعلومات آنية. وبحاجتها إلى حل يلغي الخطأ البشري ويواجه العوائق الرئيسية الأربعة، أدركت أن بضع ثوانٍ فقط قد تُحدث فرقًا في مهمة لمكافحة الصيد الجائر، ما يعني أن الرؤى الآنية يمكن أن تؤدي دورًا مباشرًا في منع قتل أحد الحيوانات.

وبفضل إبداعها، أخذت باندولفي تدرس التقنيات والموارد اللازمة للمشروع. وبينما يتوفر الكثير من التقنيات التي تحتاج إليها حاليًا، تتوقع باندولفي إطلاق أجهزة وبرمجيات يُفترض أن تصبح متاحة في المستقبل القريب، مما قاد فريقها في KWF إلى تطوير أساليب تستفيد من الطائرات المسيّرة والذكاء الاصطناعي وإمكانات GPS.

“في بداية هذا المشروع، كانت هناك شكوك كثيرة من المجتمع. وقيل لي إن الأمر جنوني ومستحيل، وإنني لا أستطيع القيام به، وإن التقنية غير موجودة، لكنني كنت أفكر على المدى الطويل؛ إذ كان يلزم أن تتطور علوم الحاسوب وإمكانات الطائرات المسيّرة وتتحد معًا من أجل هذا المشروع.”

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

تقول باندولفي: «تخيل أن هناك صيادين جائرين في موقع معين؛ نريد أن نتمكن من متابعتهم وتنبيه حراس الغابات إلى موقعهم حتى يتمكنوا من اعتراض الصيادين الجائرين وإيقافهم قبل أن يقتلوا أي حيوانات».

لماذا YOLOv5؟#

نظرًا إلى حاجتها إلى اكتشاف الأجسام في الوقت الفعلي، احتاجت KWF إلى أن تكون مخرجات نموذجها عالية الدقة وموثوقة. وعند موازنة الخيارات، قارن قائد فريق الذكاء الاصطناعي في KWF، دان إيلتينك، وهو طالب في هولندا، أداء كل من YOLOv4 وYOLOv5. ومع YOLOv5، أدت عدة نقاط تميّز إلى اختيار فريق KWF له في مشروعاته:

• تطلبت نماذج YOLOv5 التدريب باستخدام عدد أقل من الصور.
• جعلت طبيعته مفتوحة المصدر التقنية متاحة بدرجة كبيرة لفريق KWF.
• لم يكن منحنى التعلم الخاص بـYOLOv5 حادًا.

تعتمد KWF على فريق من المتطوعين والمهندسين والمتدربين من جميع أنحاء العالم لبناء التقنية اللازمة لجهودها في الحفاظ على البيئة. وكثير من المتدربين طلاب في المدارس الثانوية، وبعضهم لديه خبرة محدودة جدًا أو لا يملك أي خبرة في YOLOv5. ولاحظت باندولفي أن حتى الأقل خبرة سابقة بينهم تمكنوا من تشغيل YOLOv5 والبدء باستخدامه في أقل من ثلاثة أسابيع.

إضافة إلى ذلك، جعل التكامل مع منصة لتتبع التجارب عملية الضبط الدقيق للنماذج ومجموعات البيانات مباشرة، مما سمح لـKWF بتحقيق أقصى أداء لنماذج YOLOv5 في الميدان.

“كان YOLOv5 دقيقًا وساعدنا على إنقاذ الحيوانات قبل قتلها، وكان ذلك هدفنا النهائي.”

من دون YOLOv5، تقول باندولفي إن فريقها في KWF كان سيشعر بالإحباط. وقبل تطبيق اكتشاف الأجسام، كانت مشروعات الحفاظ على البيئة تفتقر إلى كمية البيانات المثلى. في أوائل عام 2023، ستنقل KWF عملها إلى Ultralytics YOLOv8، وهو أحدث إصدار في عائلة بنيات YOLO للذكاء الاصطناعي البصري.

نشر YOLOv5#

في الوقت الحالي، تنشر KWF YOLOv5 لاكتشاف الأجسام على أجهزة الاستشعار في الميدان. وترسل هذه الأجهزة البيانات إلى علماء الأحياء، الذين يستطيعون بعد ذلك تحليل المعلومات وإنشاء رؤى قابلة للتنفيذ. وفي العام المقبل، تهدف KWF إلى تدريب YOLOv5 على مجموعات بيانات تتضمن صورًا ملتقطة بالطائرات المسيّرة، ثم نشر هذه الطائرات في الميدان.

مشروعات الحفاظ على البيئة#

السلاحف البحرية#

توجد سبعة أنواع مختلفة من السلاحف البحرية في العالم، ويُعد كل نوع منها مهددًا بالانقراض. وعند وضع البيض، تأتي إناث السلاحف البحرية إلى الشواطئ وتحفر أعشاشًا في الرمال، ثم تضع بيضها فيها. وقد تستغرق هذه العملية عدة ساعات، ولكن بمجرد انتهائها تعود إناث السلاحف البحرية إلى المياه، تاركةً بيضها ليحتضن في الرمال مدة تتراوح بين 55 و65 يومًا. وبعد مغادرة الأمهات نهائيًا، يُترك البيض مع وسائل دفاع قليلة في مواجهة الصيادين الجائرين والحيوانات المفترسة والعوامل الطبيعية.

في الماضي، كان نهج دعاة الحفاظ على البيئة لتتبع السلاحف البحرية يتمثل في تحديد جميع المواقع على الشاطئ التي توجد فيها أعشاش. وإذا كانت التهديدات في هذه المناطق مرتفعة، كان دعاة الحفاظ على البيئة ينقلون الأعشاش مؤقتًا إلى موقع أكثر أمانًا، ويطلقون السلاحف في المحيط بعد فقسها.

وقد تتضمن هذه العملية المشي يدويًا على شواطئ يبلغ طولها 30 ميلًا أو أكثر وتحديد مواقع الأعشاش. وثبت أن توفير العدد الكافي من الأفراد لتنفيذ هذه العملية يوميًا أمر صعب، ولا سيما أثناء عمليات الإغلاق بسبب COVID-19.

إضافة إلى ذلك، ثبت أحيانًا أن تحديد أعشاش السلاحف البحرية كان يأتي بنتائج عكسية. فلم يكن الصيادون الجائرون قادرين على البحث عن الأعشاش المحددة فحسب، بل تمكنت الخنازير أيضًا من تعلم أن العلامات تعني وجود أعشاش للسلاحف البحرية في مكان قريب، مما دفعها إلى أكل البيض.

رأت KWF فرصة لتحسين هذه العملية من خلال تقليل الاعتماد على الأيدي العاملة واستبدال العلامات سهلة التعرّف. ومن خلال إعداد أنظمة جوية مستقلة تستخدم YOLOv5 لاكتشاف أعشاش السلاحف البحرية وتحديد مواقعها ووصف خصائصها، كان بإمكان علماء الأحياء تلقي معلومات آنية عن أعشاش السلاحف البحرية، بما في ذلك آثارها وموقعها الجغرافي، وبذلك الاستغناء عن حاجة علماء الأحياء إلى المشي يدويًا على الشواطئ وتحديد مواقع الأعشاش.

نمور الثلج#

يسمح فراء نمور الثلج الأبيض الكثيف ذو الورديات الداكنة لها بالتمويه التام في مشهد جبال الهيمالايا. وهي في البرية مفترسات قمة السلسلة الغذائية ولا مفترسات طبيعية لها. ومع ذلك، وبسبب الطلب المرتفع للغاية على فرائها وأجزاء أخرى من أجسامها في مجالي الأزياء والطب التقليدي، إلى جانب فقدان الموائل وتجزئتها، يُقدّر أن عدد نمور الثلج المتبقية في البرية يتراوح بين 4,000 و6,500 فقط.

ثبت أن جهود الحفاظ على نمور الثلج صعبة للغاية نتيجة للعوامل التي تسهم في قسوة البيئة التي تعيش فيها:

• الارتفاعات الشاهقة
• تساقط الثلوج الكثيف
• درجات الحرارة المتجمدة
• الرياح العاتية
• الوديان شديدة الانحدار
• تضاريس قاسية

إضافة إلى ذلك، من النادر للغاية رصد نمور الثلج في البرية. ونتيجة لذلك، تطور KWF نهجًا آليًا لحماية هذه السنوريات الكبيرة، مستفيدًا من تقنية الطائرات المسيّرة لتتبعها وحمايتها. وفي الوقت الحالي، لا تزال تقنية الطائرات المسيّرة قيد التطوير حتى تصل إلى مرحلة تتمكن فيها الآلات من العمل في الظروف اللازمة لتتبع نمور الثلج، أي على ارتفاع يتراوح بين 20,000 و22,000 قدم.

عند توفر التقنية، تعتزم KWF استخدام YOLOv5 في أجهزة الاستشعار وعلى الطائرات المسيّرة، التي ستُنشر بعد ذلك في جبال الهيمالايا. ولأغراض التتبع، ستتمكن أجهزة الاستشعار والطائرات المسيّرة هذه من اكتشاف آثار الأقدام في الثلج، والتي عادة ما تذروها الرياح سريعًا. وبعد ذلك ستُنقل هذه المعلومات الآنية إلى علماء الأحياء ودعاة الحفاظ على البيئة.

تفضل بزيارة موقع مؤسسة كشمير العالمية وتعرّف على كيفية مساعدتك في إحداث فرق في جهودها للحفاظ على البيئة في جميع أنحاء العالم.