حماية التنوع البيولوجي: قصة نجاح مؤسسة عالم كشمير العالمية مع Ultralytics YOLOv5 و YOLOv8

تأسست مؤسسة كشمير العالمية (KWF) في غريت فولز بولاية فيرجينيا في عام 2008 بهدف تطبيق أحدث التقنيات في مجال الحفاظ على الحياة البرية وحمايتها على نطاق عالمي. تقوم مؤسسة عالم كشمير ببناء وتشغيل أنظمة ذاتية التشغيل وغير مأهولة تدعم جهودها في الحفاظ على الحياة البرية ومكافحة الصيد الجائر. في عام 2013، بدأت مؤسسة KWF في اعتماد الذكاء الاصطناعي في عملياتها.

ووفقاً للصندوق العالمي للطبيعة، فإن فقدان الموائل يشكل أكبر خطر وجودي على 85% من جميع الأنواع المدرجة في "القائمة الحمراء"، التي تصنف الأنواع على أنها مهددة بالانقراض أو مهددة بالانقراض. وفي الوقت نفسه، يلوح في الأفق الطلب على الحيوانات البرية التي يتم صيدها بشكل غير مشروع لاستخدامها في الأدوية التقليدية أو الأطباق الشهية أو الحيوانات الأليفة الغريبة، وقد ازدادت التقارير عن ذلك. ويهدد فقدان الموائل والصيد غير المشروع معاً التنوع البيولوجي العالمي ولهما آثار كارثية على المجتمعات والبيئات المحلية.

يوضح المؤسس والمدير التنفيذي، علياء باندولفي، مستشهدًا بالتعاون الداخلي القوي، أن "الطلاب والأكاديميين والمهندسين والعلماء من جميع أنحاء العالم على استعداد للتطوع بوقتهم وخبراتهم". يدير مؤسسة KWF بنسبة 100% متطوعون من جميع أنحاء العالم. من خلال عملهم، خطت مؤسسة KWF خطوات كبيرة في حماية الأنواع المهددة والعديد من الأنواع المهددة بالانقراض مثل القطط الرملية في قطر، والسلاحف البحرية في كوستاريكا، ونمور الثلوج في جبال الهيمالايا.

"نحن جميعاً نفعل ذلك لأننا نحب الحيوانات، ولكن الأهم من ذلك أننا نريد أن نستخدم مهاراتنا لفعل الخير في العالم وإحداث تغيير إيجابي لهذه الأنواع التي قد لا تنجو لولا ذلك."

علياء باندولفي
المؤسس والمدير التنفيذي، مؤسسة عالم كشمير العالمية

مكافحة مشكلة الصيد غير المشروع

في كثير من الحالات، يصعب على دعاة الحفاظ على البيئة الوصول إلى المواقع التي يحدث فيها الصيد غير المشروع. ويتعين على الاتحاد العالمي لصون الطبيعة مواجهة أربعة حواجز رئيسية في جهودهم للحفاظ على البيئة في المناطق النائية من العالم:

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

في الماضي، كان دعاة الحفاظ على البيئة يضعون أجهزة تسجيل فيديو في الميدان بهدف إعادة مشاهدة اللقطات في وقت لاحق. ومع وجود مئات وآلاف الساعات من اللقطات المصورة، تعتمد هذه العملية على المشاهد للكشف الدقيق عن أنواع الحيوانات والصيادين على حد سواء وتحديدها. ونظراً لضيق الوقت والخطأ البشري، فقد أثبت هذا النهج أنه يضع القائمين على الحفاظ على البيئة في وضع غير مواتٍ. أدرك المتطوعون في الصندوق الكويتي لحماية الطبيعة أنهم بحاجة إلى أن يكونوا مجهزين بشكل أفضل لاتخاذ موقف ضد الصيادين والصيد غير المشروع.

يعمل التقدم الحتمي للتكنولوجيا كسيف ذي حدين. فمع استمرار ارتفاع جودتها وسهولة الوصول إليها، يمكن لكل من دعاة الحفاظ على البيئة والجهات الفاعلة السيئة على حد سواء الحصول على أحدث التقنيات. وللحفاظ على قدرتهم على المنافسة، يجب أن يكون دعاة الحفاظ على البيئة على استعداد لتسخير قوة أحدث التقنيات لاستخدامها لصالحهم.

الطريق الإبداعي للمضي قدماً

احتاجت باندولفي إلى حل قوي في الميدان يزود قوات مكافحة الصيد غير المشروع بمعلومات في الوقت الفعلي. كانت بحاجة إلى حل يقضي على الخطأ البشري ويواجه العوائق الأربعة الرئيسية، فقد كانت تعلم أن مسألة ثوانٍ معدودة يمكن أن تحدث فرقًا في مهمة مكافحة الصيد الجائر، مما يعني أن الرؤى في الوقت الحقيقي يمكن أن تلعب دورًا مباشرًا في منع قتل حيوان ما.

ومع وجود الإبداع إلى جانبها، نظرت باندولفي في التكنولوجيا والموارد اللازمة للمشروع. وفي حين أن الكثير من التكنولوجيا التي تحتاجها متوفرة في الوقت الحاضر، إلا أن باندولفي تترقب إطلاق الأجهزة والبرمجيات التي يجب أن تصبح متاحة في المستقبل القريب. تقود فريقها في مؤسسة KWF لتطوير مناهج تستخدم الطائرات بدون طيار والذكاء الاصطناعي وقدرات النظام العالمي لتحديد المواقع.

"في بداية هذا المشروع، كانت هناك شكوك كثيرة من المجتمع. لقد قيل لي إن هذا الأمر جنوني ومستحيل ولا يمكنك القيام به، وأن التكنولوجيا غير موجودة، ولكنني كنت أفكر على المدى الطويل، كان يجب أن تتطور قدرات علوم الكمبيوتر والطائرات بدون طيار وتندمج معًا من أجل هذا المشروع".

من خلال وضع مجموعة متنوعة من الكاميرات وأجهزة الاستشعار في المواقع المعرضة للخطر، يتلقى صندوق KWF البيانات من مواقع حول العالم، مما يوفر لهم رؤى قابلة للتنفيذ لاتخاذ قرارات في جزء من الثانية.

"يقول باندولفي: "تخيل أن هناك صيادين غير شرعيين في موقع معين، "نريد أن نكون قادرين على متابعتهم وتنبيه الحراس إلى موقعهم حتى يتمكنوا من اعتراض الصيادين وإيقافهم قبل أن يقتلوا أي حيوان."

لماذا YOLOv5؟

وبسبب الحاجة إلى الكشف عن الأجسام في الوقت الحقيقي، احتاجت مؤسسة KWF إلى أن تكون مخرجات نموذجها دقيقة وموثوقة للغاية. ولدى الموازنة بين خياراتها، قارن قائد فريق الذكاء الاصطناعي في مؤسسة KWF، الطالب الهولندي دان إيلتينك، بين أداء YOLOv4 و YOLOv5. مع YOLOv5، دفعت العديد من نقاط التمايز فريق العمل في مؤسسة KWF إلى اختياره لمشاريعهم:

• تطلبت نماذج YOLOv5 التدريب على عدد أقل من الصور.
• وقد أتاح الجانب المفتوح المصدر إمكانية الوصول إلى هذه التقنية بشكل كبير لفريق KWF.
• لم يكن منحنى التعلم في YOLOv5 حادًا.

يعتمد صندوق KWF على فريق من المتطوعين والمهندسين والمتدربين من جميع أنحاء العالم لبناء التكنولوجيا اللازمة لجهودهم في الحفاظ على البيئة. العديد من المتدربين هم من طلاب المدارس الثانوية، وبعضهم لديه خبرة قليلة أو ليس لديه أي خبرة في YOLOv5. رأى باندولفي أنه حتى أولئك الذين لديهم أقل خبرة سابقة تمكنوا من تشغيل YOLOv5 في أقل من ثلاثة أسابيع.

بالإضافة إلى ذلك، أدى التكامل مع منصة تتبع التجارب إلى جعل ضبط النماذج ومجموعات البيانات أمرًا سهلاً ومباشرًا، مما سمح لمؤسسة KWF بتحقيق أقصى قدر من الأداء لنماذج YOLOv5 في الميدان.

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

تقول باندولفي إنه بدون YOLOv5، سيصاب فريقها في مؤسسة KWF بالإحباط. فقبل تنفيذ عملية الكشف عن الأجسام، كانت مشاريع الحفظ تفتقر إلى الكمية المثلى من البيانات.

في أوائل عام 2023، سينقل صندوق KWF عملهم إلى Ultralytics YOLOv8وهو الإصدار الأحدث في عائلة YOLO من بنيات الذكاء الاصطناعي للرؤية.

نشر YOLOv5

في الوقت الحالي، تنشر مؤسسة KWF جهاز YOLOv5 للكشف عن الأجسام على أجهزة الاستشعار في الميدان. ترسل هذه الأجهزة البيانات إلى علماء الأحياء الذين يستطيعون بعد ذلك تحليل المعلومات وإنشاء رؤى قابلة للتنفيذ. في العام المقبل، يهدف صندوق KWF إلى تدريب YOLOv5 على مجموعات البيانات التي تحتوي على صور الطائرات بدون طيار، ثم نشر هذه الطائرات بدون طيار في الميدان.

مشاريع الحفظ

السلاحف البحرية

هناك سبعة أنواع مختلفة من السلاحف البحرية في العالم وتعتبر كل واحدة منها مهددة بالانقراض. عند وضع البيض، تأتي إناث السلاحف البحرية إلى الشواطئ وتحفر أعشاشها في الرمال حيث تضع بيضها بعد ذلك. يمكن أن تستغرق هذه العملية عدة ساعات، ولكن بمجرد الانتهاء منها، تعود إناث السلاحف البحرية إلى الماء تاركة بيضها ليحضن في الرمال لمدة 55-65 يوماً. عندما تغادر الأمهات إلى الأبد، يترك البيض مع القليل من الدفاعات من الصيادين والحيوانات المفترسة والعناصر الطبيعية.

في الماضي، كان النهج الذي اتبعه دعاة الحفاظ على البيئة في تتبع السلاحف البحرية هو تحديد جميع المواقع على الشاطئ حيث توجد أعشاش للسلاحف البحرية. وفي حال كانت التهديدات في هذه المناطق عالية، يقوم دعاة الحفاظ على البيئة بنقل الأعشاش إلى موقع أكثر أماناً في هذه الأثناء، ثم يطلقون السلاحف في المحيط بمجرد أن تفقس.

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

وبالإضافة إلى ذلك، أثبت وضع علامات على أعشاش السلاحف البحرية في بعض الأحيان أنه كان له تأثير عكسي. إذ لم يكن بإمكان الصيادين البحث عن الأعشاش التي تم وضع علامات عليها فحسب، بل تمكنت الخنازير أيضًا من معرفة أن العلامات تعني وجود أعشاش للسلاحف البحرية بالقرب منها مما دفعها إلى أكل البيض.

رأت مؤسسة KWF فرصة للتحسين في هذه العملية من خلال تقليل عامل القوى العاملة واستبدال العلامات التي يسهل التعرف عليها. ومن خلال إنشاء أنظمة جوية مستقلة باستخدام نظام YOLOv5 لاكتشاف أعشاش السلاحف البحرية وتحديد موقعها وتوصيفها، يمكن لعلماء الأحياء الحصول على معلومات في الوقت الحقيقي عن أعشاش السلاحف البحرية، بما في ذلك مساراتها وموقعها الجغرافي، وبالتالي استبدال الحاجة إلى قيام علماء الأحياء بالسير يدوياً على الشواطئ ووضع علامات على الأعشاش.

نمور الثلج

يسمح لها فراء نمور الثلج الأبيض السميك مع الوريدات المرقطة الداكنة بالتمويه بشكل مثالي في المناظر الطبيعية في جبال الهيمالايا. وفي البرية، تعتبر هذه الفهود من الحيوانات المفترسة التي لا تمتلك مفترسات طبيعية. ومع ذلك، ونظراً للطلب المرتفع للغاية على فرائها وأجزاء أخرى من جسمها في مجال الأزياء والطب التقليدي إلى جانب فقدان موطنها وتفتتها، تشير التقديرات إلى أنه لم يتبق سوى ما بين 4000 و6500 نمر ثلجي في البرية.

وقد ثبت أن جهود الحفاظ على نمور الثلوج صعبة للغاية نتيجة للعوامل التي تساهم في البيئة القاسية التي توجد فيها:

• الارتفاعات العالية
• التساقط المفرط للثلوج
• درجات الحرارة المتجمدة
• رياح قوية
• وديان شديدة الانحدار
• التضاريس الوعرة

وبالإضافة إلى ذلك، من النادر للغاية رصد النمور الثلجية في البرية. ونتيجة لذلك، تعمل مؤسسة KWF على تطوير نهج آلي لحماية هذه القطط الكبيرة، وذلك باستخدام تكنولوجيا الطائرات بدون طيار لتعقبها وحمايتها. في هذا الوقت، لا تزال تكنولوجيا الطائرات بدون طيار قيد التطوير حتى تتمكن من الوصول إلى النقطة التي يمكن أن تعمل فيها الآلات في الظروف اللازمة لتتبع نمور الثلوج، والتي تتراوح بين 20,000 و22,000 قدم.

وبمجرد توفر هذه التكنولوجيا، تعتزم مؤسسة KWF استخدام YOLOv5 في أجهزة الاستشعار وعلى الطائرات بدون طيار، والتي سيتم نشرها بعد ذلك في جبال الهيمالايا. لأغراض التتبع، ستكون هذه المستشعرات والطائرات بدون طيار قادرة على اكتشاف آثار الأقدام في الثلوج، والتي عادة ما تتطاير بسرعة مع الرياح. سيتم بعد ذلك نقل هذه المعلومات في الوقت الحقيقي إلى علماء الأحياء وخبراء الحفاظ على البيئة.

قم بزيارة مؤسسة كشمير العالمية الموقع الإلكتروني وتحقق كيف يمكنك المساعدة إحداث فرق في جهود الحفاظ على البيئة في جميع أنحاء العالم.

‍