28. Februar 2023
Entdecken Sie den Einsatz von KI und YOLOv5 durch die Kashmir World Foundation für den Schutz von Wildtieren und die Bekämpfung der Wilderei.
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Die Kashmir World Foundation (KWF) wurde 2008 in Great Falls, Virginia, mit dem Ziel gegründet, die neuesten Technologien im Kampf für den Schutz der Tierwelt auf globaler Ebene einzusetzen. Die KWF entwickelt und betreibt autonome, unbemannte Systeme, die ihre Bemühungen zum Schutz und zur Bekämpfung der Wilderei unterstützen. Im Jahr 2013 begann die KWF, künstliche Intelligenz in ihre Abläufe zu integrieren.
Laut dem WWF stellt der Verlust von Lebensräumen die größte existenzielle Gefahr für 85 % aller Arten auf der “Roten Liste” dar, die Arten als gefährdet oder bedroht einstuft. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach gewilderten Wildtieren zur Verwendung in traditionellen Medikamenten, Delikatessen oder exotischen Haustieren und hat sich angeblich erhöht. Zusammen bedrohen der Verlust von Lebensräumen und die Wilderei die globale Artenvielfalt und haben katastrophale Auswirkungen auf lokale Gemeinschaften und Umwelt.
Unter Berufung auf eine starke interne Zusammenarbeit erklärt die Gründerin und Geschäftsführerin Aliyah Pandolfi, dass „Studenten, Akademiker, Ingenieure und Wissenschaftler aus der ganzen Welt bereit sind, ihre Zeit und ihr Fachwissen ehrenamtlich zur Verfügung zu stellen.” Die KWF wird zu 100 % von Freiwilligen aus der ganzen Welt betrieben. Durch ihre Arbeit hat die KWF große Fortschritte beim Schutz bedrohter und zahlreicher gefährdeter Arten wie der Sandkatzen in Katar, der Meeresschildkröten in Costa Rica und der Schneeleoparden im Himalaya gemacht.
"Wir alle tun dies, weil wir die Tiere lieben, aber vor allem wollen wir unsere Fähigkeiten nutzen, um Gutes in der Welt zu tun und eine positive Veränderung für diese Arten zu bewirken, die sonst möglicherweise nicht überleben würden."
Aliyah Pandolfi
Gründerin und Geschäftsführerin, Kashmir World Foundation
In vielen Fällen ist es für Naturschützer äußerst schwierig, Zugang zu den Orten zu erhalten, an denen Wilderei stattfindet. Die KWF muss sich bei ihren Naturschutzbemühungen in entlegenen Winkeln der Welt vier zentralen Hindernissen stellen:
In der Vergangenheit haben Naturschützer Videorekorder im Feld platziert, um das Filmmaterial später anzusehen. Bei Hunderten bis Tausenden von Stunden Filmmaterial ist dieser Prozess darauf angewiesen, dass der Betrachter sowohl Tierarten als auch Wilderer sorgfältig erkennt und identifiziert. Aufgrund von Zeitmangel und menschlichem Versagen erwies sich dieser Ansatz als Nachteil für die Naturschützer. Die Freiwilligen des KWF wussten, dass sie besser ausgerüstet sein mussten, um gegen Wilderer und illegale Jagd vorzugehen.
Der unaufhaltsame Fortschritt der Technologie wirkt wie ein zweischneidiges Schwert. Da sie immer hochwertiger und zugänglicher wird, können sowohl Naturschützer als auch Akteure mit bösen Absichten die neueste Technologie in die Hände bekommen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Naturschützer bereit sein, die Macht der neuesten Technologie zu nutzen, um sie zu ihrem Vorteil einzusetzen.
Pandolfi benötigte eine aggressive Lösung vor Ort, die dem KWF Echtzeitinformationen lieferte. Sie brauchte eine Lösung, die menschliche Fehler ausschloss und die vier wichtigsten Hindernisse beseitigte, und sie wusste, dass selbst Sekundenbruchteile einen Unterschied bei einer Anti-Wilderei-Mission ausmachen können, was bedeutet, dass Echtzeit-Einblicke eine direkte Rolle bei der Verhinderung der Tötung eines Tieres spielen können.
Mit ihrer Kreativität berücksichtigte Pandolfi die für das Projekt notwendige Technologie und Ressourcen. Während ein Großteil der von ihr benötigten Technologie bereits heute verfügbar ist, erwartet Pandolfi die Veröffentlichung von Hard- und Software, die in naher Zukunft verfügbar sein sollten. Sie leitet ihr Team bei der KWF an, Ansätze zu entwickeln, die Drohnen, KI und GPS-Funktionen nutzen.
“Zu Beginn dieses Projekts gab es viele Zweifel aus der Community. Mir wurde gesagt, dass es verrückt ist, dass es unmöglich ist, dass man es nicht schaffen kann und dass die Technologie nicht existiert, aber ich habe langfristig gedacht, dass sich die Informatik- und Drohnenfähigkeiten weiterentwickeln und für dieses Projekt zusammenwachsen müssen.”
Durch die Platzierung einer Vielzahl von Kameras und Sensoren an gefährdeten Standorten erhält die KWF Daten von Standorten auf der ganzen Welt, die ihr verwertbare Erkenntnisse liefern, um in Sekundenbruchteilen Entscheidungen zu treffen.
“Stellen Sie sich vor, es gibt Wilderer an einem bestimmten Ort”, sagt Pandolfi, “wir wollen in der Lage sein, sie zu verfolgen und Ranger auf ihre Position aufmerksam zu machen, damit diese die Wilderer abfangen und stoppen können, bevor sie Tiere töten.”
Da die KWF eine Echtzeit-Objekterkennung benötigte, mussten die Ausgaben ihres Modells hochpräzise und zuverlässig sein. Bei der Abwägung ihrer Optionen verglich Daan Eeltink, Student in den Niederlanden und Teamleiter für KWF A.I. bei Pandolfi, die Leistungen von YOLOv4 und YOLOv5. Bei YOLOv5 führten mehrere Unterscheidungsmerkmale dazu, dass sich das Team der KWF für ihre Projekte dafür entschied:
Das KWF stützt sich auf ein Team von Freiwilligen, Ingenieuren und Praktikanten aus der ganzen Welt, um die Technologie zu entwickeln, die für ihre Naturschutzbemühungen erforderlich ist. Viele der Praktikanten sind Highschool-Schüler, von denen einige nur wenig oder gar keine Erfahrung mit YOLOv5 haben. Pandolfi stellte fest, dass selbst diejenigen mit der geringsten Vorerfahrung YOLOv5 in weniger als drei Wochen zum Laufen bringen konnten.
Darüber hinaus ermöglichte eine Integration mit einer Plattform zur Verfolgung von Experimenten die einfache Feinabstimmung der Modelle und Datensätze, sodass die KWF die Leistung ihrer YOLOv5-Modelle im Feld maximieren konnte.
“YOLOv5 war genau und half uns, die Tiere zu retten, bevor sie getötet wurden, was unser oberstes Ziel war.”
Ohne YOLOv5, sagt Pandolfi, wäre ihr Team bei der KWF frustriert. Vor der Implementierung der Objekterkennung mangelte es den Naturschutzprojekten an einer optimalen Datenmenge.
Anfang 2023 wird die KWF ihre Arbeit auf Ultralytics YOLOv8, die neueste Version der YOLO-Familie von Vision-KI-Architekturen, übertragen.
Aktuell setzt das KWF YOLOv5 zur Objekterkennung auf Sensoren im Feld ein. Diese Geräte senden Daten an Biologen, die dann in der Lage sind, die Informationen zu analysieren und umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen. Im kommenden Jahr plant das KWF, YOLOv5 auf Datensätzen mit Drohnenbildern zu trainieren, um diese Drohnen dann im Feld einzusetzen.
Es gibt sieben verschiedene Arten von Meeresschildkröten auf der Welt, und jede einzelne gilt als gefährdet. Bei der Eiablage kommen weibliche Meeresschildkröten an Strände und graben Nester in den Sand, in die sie dann ihre Eier legen. Dieser Vorgang kann mehrere Stunden dauern, aber sobald er abgeschlossen ist, kehren die weiblichen Meeresschildkröten ins Wasser zurück und überlassen ihre Eier der Inkubation im Sand für 55-65 Tage. Da die Mütter für immer gehen, bleiben die Eier mit wenigen Abwehrmöglichkeiten gegen Wilderer, Raubtiere und die natürlichen Elemente zurück.
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In der Vergangenheit bestand der Ansatz von Naturschützern zur Verfolgung von Meeresschildkröten darin, alle Orte an einem Strand zu markieren, an denen sich Nester befinden. Wenn die Bedrohung in diesen Gebieten hoch ist, verlegen die Naturschützer die Nester in der Zwischenzeit an einen sichereren Ort und setzen die Schildkröten nach dem Schlüpfen ins Meer frei.
Dieser Prozess kann beinhalten, dass Strände von 50 Kilometern Länge oder mehr manuell abgegangen und Nester markiert werden. Es hat sich als schwierig erwiesen, eine ausreichende Anzahl von Arbeitskräften bereitzustellen, um diesen Prozess jeden Tag durchzuführen, insbesondere während der COVID-19-Lockdowns.
Darüber hinaus erwies sich die Markierung der Meeresschildkrötennester manchmal als kontraproduktiv. Nicht nur Wilderer konnten die markierten Nester ausfindig machen, sondern auch Schweine konnten lernen, dass Markierungen bedeuteten, dass sich in der Nähe Meeresschildkrötennester befanden, was dazu führte, dass sie die Eier fraßen.
Das KWF sah eine Möglichkeit zur Verbesserung dieses Prozesses, indem der Personalaufwand reduziert und die leicht identifizierbaren Markierungen ersetzt wurden. Durch die Einrichtung autonomer Flugsysteme mit YOLOv5 zur Erkennung, Lokalisierung und Charakterisierung von Meeresschildkrötennestern konnten Biologen Echtzeitinformationen über Meeresschildkrötennester erhalten, einschließlich ihrer Spuren und geografischen Lage, wodurch die Notwendigkeit entfiel, dass Biologen die Strände manuell ablaufen und die Nester markieren mussten.
Das dicke, weiße Fell der Schneeleoparden mit dunklen, gefleckten Rosetten ermöglicht es ihnen, sich perfekt in der Himalaya-Landschaft zu tarnen. In freier Wildbahn sind sie Spitzenprädatoren ohne natürliche Feinde. Aufgrund der extrem hohen Nachfrage nach ihrem Fell und anderen Körperteilen in der Mode und der traditionellen Medizin, verbunden mit dem Verlust und der Fragmentierung ihres Lebensraums, wird geschätzt, dass es nur noch zwischen 4.000 und 6.500 Schneeleoparden in freier Wildbahn gibt.
Die Schutzbemühungen für Schneeleoparden haben sich aufgrund der Faktoren, die zu der rauen Umgebung beitragen, in der sie vorkommen, als äußerst schwierig erwiesen:
Darüber hinaus ist es äußerst selten, Schneeleoparden in freier Wildbahn zu sichten. Infolgedessen entwickelt die KWF einen automatisierten Ansatz zum Schutz dieser Großkatzen, indem sie Drohnentechnologie einsetzt, um sie zu verfolgen und zu schützen. Derzeit befindet sich die Drohnentechnologie noch in der Entwicklung, damit sie so weit kommt, dass die Maschinen unter den Bedingungen arbeiten können, die für die Verfolgung der Schneeleoparden erforderlich sind, d. h. in einer Höhe von etwa 20.000 bis 22.000 Fuß.
Sobald die Technologie verfügbar ist, beabsichtigt die KWF, YOLOv5 in den Sensoren und auf Drohnen einzusetzen, die dann im Himalaya eingesetzt werden. Für Tracking-Zwecke können diese Sensoren und Drohnen Pfotenabdrücke im Schnee erkennen, die normalerweise schnell vom Wind verweht werden. Diese Echtzeitinformationen werden dann an Biologen und Naturschützer weitergeleitet.
Besuchen Sie die Website der Kashmir World Foundation und erfahren Sie, wie Sie helfen können,einen Beitrag zu leisten zu ihren weltweiten Naturschutzbemühungen.
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