Protéger la biodiversité : l'histoire de la réussite de la Kashmir World Foundation avec Ultralytics YOLOv5 et YOLOv8

La Fondation mondiale du Cachemire (KWF) a été fondée à Great Falls, en Virginie, en 2008. Sa mission : mettre en œuvre les technologies les plus récentes pour lutter à l’échelle mondiale en faveur de la conservation et de la protection de la faune. La KWF construit et exploite des systèmes autonomes sans pilote qui soutiennent ses efforts de conservation et de lutte contre le braconnage. En 2013, la KWF a commencé à adopter l’intelligence artificielle dans ses activités.

Selon le WWF, la perte d’habitat représente la plus grande menace existentielle pour 85 % des espèces de la « Liste rouge », qui classe les espèces menacées ou en danger. Dans le même temps, la demande d’animaux sauvages braconnés pour la médecine traditionnelle, les mets raffinés ou comme animaux de compagnie exotiques persiste et aurait augmenté. Ensemble, la perte d’habitat et le braconnage menacent la biodiversité mondiale et ont des conséquences désastreuses pour les communautés et les environnements locaux.

Soulignant l’importance d’une forte collaboration interne, la fondatrice et directrice générale, Aliyah Pandolfi, explique que « des étudiants, des universitaires, des ingénieurs et des scientifiques du monde entier sont prêts à offrir bénévolement leur temps et leur expertise ». La KWF fonctionne entièrement grâce à des bénévoles du monde entier. Grâce à leur travail, la KWF a réalisé d’importants progrès dans la protection d’espèces menacées et en danger, notamment les chats des sables au Qatar, les tortues marines au Costa Rica et les léopards des neiges dans l’Himalaya.

« Nous faisons tout cela parce que nous aimons les animaux, mais surtout parce que nous voulons mettre nos compétences au service du bien commun et apporter un changement positif pour ces espèces qui, autrement, pourraient ne pas survivre. » Aliyah Pandolfi, fondatrice et directrice générale de la Kashmir World Foundation

Lutter contre le braconnage#

Dans de nombreux cas, il est extrêmement difficile pour les défenseurs de la nature d’accéder aux endroits où sévit le braconnage. Dans les régions reculées du monde, la KWF doit surmonter quatre obstacles majeurs dans ses efforts de conservation :

• Conditions météorologiques dangereuses
• Facteurs sociopolitiques imprévisibles
• Terrain impitoyable
• Manque de ressources pour envoyer des personnes dans ces zones en permanence

Par le passé, les défenseurs de l’environnement installaient des appareils d’enregistrement vidéo sur le terrain, avec l’intention de visionner les images plus tard. Lorsqu’il s’agit de centaines, voire de milliers d’heures de vidéo, cette méthode repose sur la capacité de la personne qui les visionne à repérer et à identifier méticuleusement les espèces animales et les braconniers. En raison des contraintes de temps et des erreurs humaines, cette approche désavantageait les défenseurs de l’environnement. Les bénévoles de la KWF savaient qu’ils devaient mieux s’équiper pour lutter contre le braconnage et la chasse illégale.

Les progrès inévitables de la technologie sont à double tranchant. À mesure qu’elle devient plus performante et plus accessible, les défenseurs de la nature comme les malfaiteurs peuvent accéder aux dernières technologies. Pour rester compétitifs, les défenseurs de la nature doivent être prêts à exploiter les technologies les plus récentes à leur avantage.

Une solution créative pour l’avenir#

Pandolfi avait besoin d’une solution de terrain efficace qui fournirait des informations en temps réel à la KWF. Elle cherchait une solution qui éliminerait les erreurs humaines et surmonterait les quatre obstacles majeurs. Elle savait qu’en mission anti-braconnage, quelques secondes peuvent faire la différence et que des informations en temps réel peuvent directement empêcher la mort d’un animal.

Faisant appel à sa créativité, Pandolfi a réfléchi aux technologies et aux ressources nécessaires au projet. Bien qu’une grande partie des technologies dont elle a besoin soit déjà disponible, Pandolfi anticipe la sortie de matériel et de logiciels qui devraient être accessibles dans un avenir proche. Elle a dirigé son équipe à la KWF pour mettre au point des approches faisant appel aux drones, à l’IA et au GPS.

« Au début de ce projet, la communauté avait beaucoup de doutes. On m’a dit que c’était fou, impossible, que je n’y arriverais pas et que la technologie n’existait pas. Mais je voyais les choses à long terme : l’informatique et les capacités des drones devaient évoluer et se combiner pour ce projet. »

En installant différents types de caméras et de capteurs dans les zones à risque, la KWF recueille des données dans le monde entier et obtient des informations exploitables pour prendre des décisions en une fraction de seconde.

« Imagine qu’il y ait des braconniers à un endroit précis, explique Pandolfi. Nous voulons pouvoir les suivre et indiquer leur position aux gardes forestiers pour qu’ils puissent les intercepter et les arrêter avant qu’ils ne tuent des animaux. »

Pourquoi YOLOv5 ?#

Comme elle avait besoin d’une détection d’objets en temps réel, la KWF devait obtenir des résultats de modèle très précis et fiables. Pour comparer les options, Daan Eeltink, responsable de l’équipe IA de la KWF de Pandolfi et étudiant aux Pays-Bas, a comparé les performances de YOLOv4 et de YOLOv5. Plusieurs différences ont amené l’équipe de la KWF à choisir YOLOv5 pour ses projets :

• Les modèles YOLOv5 nécessitaient moins d’images pour l’entraînement.
• Son caractère open source rendait cette technologie très accessible à l’équipe de la KWF.
• La courbe d’apprentissage de YOLOv5 était peu prononcée.

La KWF s’appuie sur une équipe de bénévoles, d’ingénieurs et de stagiaires du monde entier pour développer les technologies nécessaires à ses efforts de conservation. Beaucoup de stagiaires sont lycéens et certains ont peu ou pas d’expérience avec YOLOv5. Pandolfi a constaté que même ceux qui avaient le moins d’expérience préalable avaient réussi à faire fonctionner YOLOv5 en moins de trois semaines.

De plus, l’intégration à une plateforme de suivi des expériences a simplifié le réglage fin des modèles et des jeux de données, permettant à la KWF d’optimiser les performances de ses modèles YOLOv5 sur le terrain.

« YOLOv5 était précis et nous a aidés à sauver les animaux avant qu’ils ne soient tués, ce qui était notre objectif ultime. »

Sans YOLOv5, l’équipe de Pandolfi à la KWF serait frustrée, affirme-t-elle. Avant l’adoption de la détection d’objets, les projets de conservation ne disposaient pas d’une quantité optimale de données. Au début de 2023, la KWF transférera ses travaux vers Ultralytics YOLOv8, la dernière version de la famille d’architectures de vision par IA YOLO à l’époque (depuis remplacée par Ultralytics YOLO26).

Déploiement de YOLOv5#

Actuellement, la KWF déploie YOLOv5 sur des capteurs installés sur le terrain pour détecter des objets. Ces appareils transmettent des données aux biologistes, qui peuvent ensuite les analyser et en tirer des informations exploitables. Au cours de l’année à venir, la KWF prévoit d’entraîner YOLOv5 sur des jeux de données contenant des images prises par drone, puis de déployer ces drones sur le terrain.

Projets de conservation#

Tortues marines#

Il existe sept espèces de tortues marines dans le monde, dont cinq figurent parmi les espèces menacées de la Liste rouge de l’UICN. Pour pondre leurs œufs, les tortues marines femelles viennent sur les plages et creusent des nids dans le sable où elles les déposent. Ce processus peut durer plusieurs heures, mais une fois terminé, les femelles retournent à l’eau et laissent leurs œufs incuber dans le sable pendant 55 à 65 jours. Après le départ définitif des mères, les œufs sont peu protégés contre les braconniers, les prédateurs et les éléments naturels.

Par le passé, les défenseurs de la nature repéraient les nids de tortues marines en marquant tous les endroits d’une plage où se trouvaient des nids. Si les menaces étaient importantes dans ces zones, ils déplaçaient provisoirement les nids vers un endroit plus sûr et relâchaient les tortues dans l’océan après leur éclosion.

Cette méthode peut nécessiter de parcourir à pied des plages de 30 miles ou plus pour marquer les nids. Il s’est avéré difficile de mobiliser chaque jour suffisamment de personnes pour effectuer ce travail, en particulier pendant les confinements liés à la COVID-19.

De plus, le marquage des nids de tortues marines s’est parfois révélé contre-productif. Les braconniers pouvaient repérer les nids marqués, mais les cochons ont également appris que les marqueurs signalaient la présence de nids de tortues marines à proximité, ce qui les a conduits à manger les œufs.

La KWF a vu comment améliorer cette méthode en réduisant le besoin de main-d’œuvre et en remplaçant les marqueurs facilement repérables. En installant des systèmes aériens autonomes utilisant YOLOv5 pour détecter, localiser et caractériser les nids de tortues marines, les biologistes pourraient recevoir des informations en temps réel sur ces nids, notamment sur leurs traces et leur emplacement géographique. Ils n’auraient ainsi plus besoin de parcourir les plages à pied pour repérer et marquer les nids.

Léopards des neiges#

Le pelage blanc épais des léopards des neiges, orné de rosettes sombres, leur permet de se camoufler parfaitement dans les paysages himalayens. À l’état sauvage, ce sont des prédateurs au sommet de la chaîne alimentaire, sans prédateurs naturels. Cependant, en raison de la très forte demande pour leur fourrure et d’autres parties de leur corps dans la mode et la médecine traditionnelle, ainsi que de la perte et de la fragmentation de leur habitat, on estime qu’il ne reste à l’état sauvage que 4 000 à 6 500 léopards des neiges.

Les efforts de conservation des léopards des neiges se sont révélés extrêmement difficiles en raison des facteurs qui caractérisent leur environnement hostile :

• Haute altitude
• Chutes de neige abondantes
• Températures glaciales
• Vents violents
• Ravins escarpés
• Terrain impitoyable

De plus, il est extrêmement rare d’apercevoir des léopards des neiges à l’état sauvage. C’est pourquoi la KWF met au point une approche automatisée pour protéger ces grands félins, en utilisant des drones pour les suivre et les protéger. À ce stade, la technologie des drones est encore en développement : les appareils doivent pouvoir fonctionner dans les conditions nécessaires au suivi des léopards des neiges, à une altitude d’environ 20 000 à 22 000 pieds.

Lorsque la technologie sera disponible, la KWF prévoit d’utiliser YOLOv5 dans des capteurs et sur des drones, qui seront ensuite déployés dans l’Himalaya. Pour assurer le suivi, ces capteurs et drones pourront détecter des empreintes dans la neige, lesquelles sont généralement rapidement effacées par le vent. Ces informations en temps réel seront ensuite transmises aux biologistes et aux défenseurs de l’environnement.

Visite le site Web de la Kashmir World Foundation et découvre comment tu peux faire la différence dans ses efforts de conservation à l’échelle mondiale.