28. Februar 2023
Erfahren Sie, wie die Kashmir World Foundation KI und YOLOv5 für den Schutz von Wildtieren und den Kampf gegen Wilderei einsetzt.
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Die Kashmir World Foundation (KWF) wurde 2008 in Great Falls, Virginia, mit dem Ziel gegründet, die neueste Technologie im Kampf um die Erhaltung und den Schutz von Wildtieren auf globaler Ebene einzusetzen. Die KWF baut 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 Arbeit einzubeziehen.
Nach Angaben des 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, die für traditionelle Medizin, Delikatessen oder exotische Haustiere verwendet werden, Berichten zufolge an. Der Verlust von Lebensräumen und die Wilderei bedrohen die weltweite Artenvielfalt und haben katastrophale Auswirkungen auf lokale Gemeinschaften und die Umwelt.
Aliyah Pandolfi, Gründerin und Geschäftsführerin des KWF, erklärt, dass "Studenten, Akademiker, Ingenieure und Wissenschaftler aus der ganzen Welt bereit sind, ihre Zeit und ihr Fachwissen ehrenamtlich zur Verfügung zu stellen" und verweist auf die starke interne Zusammenarbeit. Das KWF wird zu 100 % von Freiwilligen aus der ganzen Welt betrieben. Durch ihre Arbeit hat der KWF große Fortschritte beim Schutz bedrohter und zahlreicher gefährdeter Arten gemacht, wie z. B. Sandkatzen in Katar, Meeresschildkröten in Costa Rica und Schneeleoparden im Himalaya.
"Wir alle tun dies, weil wir die Tiere lieben, aber noch wichtiger ist, dass wir unsere Fähigkeiten nutzen, um Gutes in der Welt zu tun und eine positive Veränderung für diese Arten zu bewirken, die sonst vielleicht nicht überleben würden.
Aliyah Pandolfi
Gründerin und Geschäftsführerin, Kashmir World Foundation
In vielen Fällen ist es für Naturschützer äußerst schwierig, an die Orte zu gelangen, an denen gewildert wird. Der KWF muss bei seinen Schutzbemühungen in entlegenen Winkeln der Welt mit vier wesentlichen Hindernissen fertig werden:
In der Vergangenheit haben Naturschützer Videoaufzeichnungsgeräte vor Ort platziert, um die Aufnahmen später auswerten zu lassen. Bei Hunderten und Tausenden von Stunden Filmmaterial ist dieses Verfahren darauf angewiesen, dass der Betrachter sowohl die Tierarten als auch die Wilderer genauestens erkennt und identifiziert. Aufgrund von Zeitmangel und menschlichem Versagen erwies sich dieser Ansatz für die Naturschützer als nachteilig. Die Freiwilligen des KWF wussten, dass sie besser ausgerüstet sein mussten, um gegen Wilderer und illegale Jagd vorzugehen.
Der unvermeidliche Fortschritt der Technologie ist ein zweischneidiges Schwert. Da sie immer hochwertiger und zugänglicher wird, können sowohl Naturschützer als auch böswillige Akteure in den Besitz der neuesten Technologie gelangen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Naturschützer darauf vorbereitet sein, die Möglichkeiten der neuesten Technologie zu ihrem Vorteil zu nutzen.
Pandolfi benötigte eine aggressive Lösung für den Einsatz vor Ort, die dem KWF Informationen in Echtzeit liefert. Sie brauchte eine Lösung, die menschliches Versagen ausschließt und die vier wichtigsten Hindernisse beseitigt. Sie wusste, dass bei der Bekämpfung der Wilderei schon wenige Sekunden einen Unterschied machen können, d. h., dass Echtzeitinformationen direkt dazu beitragen können, dass ein Tier nicht getötet wird.
Mit der Kreativität auf ihrer Seite überlegte Pandolfi, welche Technologien und Ressourcen für das Projekt erforderlich sind. Während ein Großteil der benötigten Technologie bereits heute verfügbar ist, erwartet Pandolfi die Freigabe von Hardware und Software, die in naher Zukunft verfügbar sein wird. Sie leitet ihr Team am KWF bei der Entwicklung von Ansätzen, die Drohnen, KI und GPS-Funktionen nutzen.
"Zu Beginn dieses Projekts gab es viele Zweifel in der Gemeinschaft. Mir wurde gesagt, dass es verrückt sei, dass es unmöglich sei, dass man es nicht machen könne und dass die Technologie nicht existiere, aber ich dachte, dass sich langfristig die Fähigkeiten der Informatik und der Drohnen für dieses Projekt weiterentwickeln und verschmelzen müssten.
Durch die Platzierung einer Vielzahl von Kameras und Sensoren an gefährdeten Orten erhält das KWF Daten von Orten auf der ganzen Welt, die ihm verwertbare Erkenntnisse für sekundenschnelle Entscheidungen liefern.
"Stellen Sie sich vor, es gibt Wilderer an einem bestimmten Ort", sagt Pandolfi, "wir wollen sie verfolgen und die Ranger auf ihre Position aufmerksam machen, damit sie die Wilderer abfangen und aufhalten können, bevor sie Tiere töten."
Da das KWF eine Objekterkennung in Echtzeit benötigte, mussten die Ergebnisse des Modells äußerst genau und zuverlässig sein. Beim Abwägen ihrer Optionen verglich Pandolfis KWF A.I. Team Lead, Daan Eeltink, ein Student in den Niederlanden, die Leistungen von YOLOv4 und YOLOv5. Bei YOLOv5 gab es mehrere Unterscheidungsmerkmale, die das Team des KWF dazu veranlassten, es für ihre Projekte zu wählen:
Der KWF stützt sich auf ein Team von Freiwilligen, Ingenieuren und Praktikanten aus der ganzen Welt, um die für seine Naturschutzbemühungen erforderliche Technologie zu entwickeln. Viele der Praktikanten sind Gymnasiasten, von denen einige nur minimale oder gar keine Erfahrung mit YOLOv5 haben. Pandolfi stellte fest, dass selbst diejenigen mit den geringsten Vorkenntnissen in der Lage waren, YOLOv5 in weniger als drei Wochen zum Laufen zu bringen.
Darüber hinaus ermöglichte die Integration mit einer Plattform zur Verfolgung von Experimenten eine unkomplizierte Feinabstimmung der Modelle und Datensätze, so dass das KWF die Leistung seiner YOLOv5-Modelle im Feld maximieren konnte.
"YOLOv5 war präzise und half uns, die Tiere zu retten, bevor sie getötet wurden, was unser oberstes Ziel war."
Ohne YOLOv5, sagt Pandolfi, wäre ihr Team am KWF frustriert. Vor der Implementierung der Objekterkennung fehlte es den Konservierungsprojekten an einer optimalen Datenmenge.
Anfang 2023 wird das KWF seine Arbeit auf Ultralytics YOLOv8übertragen, der neuesten Version der YOLO-Familie von Bildverarbeitungsarchitekturen.
Zurzeit setzt das KWF YOLOv5 zur Objekterkennung auf Sensoren im Feld ein. Diese Geräte senden Daten an Biologen, die dann die Informationen analysieren und verwertbare Erkenntnisse gewinnen können. Im kommenden Jahr will das KWF YOLOv5 auf Datensätzen mit Drohnenbildern trainieren, um diese Drohnen dann im Feld einzusetzen.
Es gibt sieben verschiedene Arten von Meeresschildkröten auf der Welt, und jede von ihnen gilt als gefährdet. Zur Eiablage kommen die weiblichen Meeresschildkröten an die Strände und graben Nester in den Sand, in die sie dann ihre Eier legen. Dieser Vorgang kann mehrere Stunden dauern, aber danach kehren die Schildkrötenweibchen ins Wasser zurück und lassen ihre Eier 55 bis 65 Tage lang im Sand brüten. Wenn die Mütter für immer verschwinden, haben die Eier nur noch wenig Schutz vor Wilderern, Raubtieren und den natürlichen Elementen.
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In der Vergangenheit bestand der Ansatz der Naturschützer bei der Überwachung von Meeresschildkröten darin, alle Stellen am Strand zu markieren, an denen sich Nester befinden. Wenn die Bedrohung in diesen Gebieten hoch ist, verlagern die Naturschützer die Nester in der Zwischenzeit an einen sichereren Ort und setzen die Schildkröten nach dem Schlüpfen ins Meer frei.
Dies kann bedeuten, dass Strände, die 30 Meilen oder länger sind, manuell abgegangen und Nester markiert werden müssen. Es hat sich als schwierig erwiesen, jeden Tag ausreichend Personal für diesen Vorgang bereitzustellen, insbesondere während der COVID-19-Sperrungen.
Außerdem erwies sich die Markierung der Schildkrötennester manchmal als kontraproduktiv. Wilderer konnten nicht nur die markierten Nester aufsuchen, sondern auch Schweine konnten lernen, dass die Markierungen bedeuten, dass sich in der Nähe Nester von Meeresschildkröten befinden, was sie dazu veranlasste, die Eier zu fressen.
Das KWF sah eine Möglichkeit zur Verbesserung dieses Prozesses, indem es den Faktor Arbeitskraft reduzierte und die leicht zu identifizierenden Markierungen ersetzte. Durch die Einrichtung autonomer Luftfahrtsysteme mit YOLOv5 zur Erkennung, Lokalisierung und Charakterisierung von Meeresschildkrötennestern könnten Biologen Echtzeitinformationen über Meeresschildkrötennester, einschließlich ihrer Spuren und geografischen Lage, erhalten und müssten nicht mehr manuell die Strände ablaufen und die Nester markieren.
Dank ihres dichten weißen Fells mit dunkel gefleckten Rosetten können sich Schneeleoparden in der Landschaft des Himalaya perfekt tarnen. In freier Wildbahn sind sie Spitzenprädatoren und haben keine natürlichen Feinde. Aufgrund der extrem hohen Nachfrage nach ihrem Fell und anderen Körperteilen in der Mode und der traditionellen Medizin sowie des Verlusts und der Zerstückelung ihres Lebensraums gibt es schätzungsweise nur noch zwischen 4.000 und 6.500 Schneeleoparden in freier Wildbahn.
Die Bemühungen um die Erhaltung des Schneeleoparden haben sich aufgrund der Faktoren, die zu der rauen Umgebung, in der er lebt, beitragen, als äußerst schwierig erwiesen:
Außerdem ist es extrem selten, Schneeleoparden in freier Wildbahn zu sehen. Aus diesem Grund entwickelt das KWF einen automatisierten Ansatz zum Schutz dieser Großkatzen, bei dem Drohnentechnologie eingesetzt wird, um sie zu verfolgen und zu schützen. Derzeit befindet sich die Drohnentechnologie noch in der Entwicklungsphase, so dass die Maschinen unter den für die Verfolgung der Schneeleoparden erforderlichen Bedingungen, d. h. in einer Höhe von 20.000 bis 22.000 Fuß, eingesetzt werden können.
Sobald die Technologie zur Verfügung steht, will das KWF YOLOv5 in den Sensoren und auf Drohnen einsetzen, die dann im Himalaya eingesetzt werden. Die Sensoren und Drohnen werden dann in der Lage sein, Pfotenabdrücke im Schnee zu erkennen, die normalerweise schnell vom Wind verweht werden. Diese Echtzeitinformationen werden dann an Biologen und Naturschützer weitergeleitet.
Besuchen Sie die Kashmir World Foundation Website und erfahren Sie, wie Sie helfen können einen Unterschied machen bei ihren weltweiten Bemühungen um die Erhaltung der Natur.
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