28 febbraio 2023
Esplora l'uso dell'AI e di YOLOv5 da parte della Kashmir World Foundation per la conservazione della fauna selvatica e la lotta al bracconaggio.
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La Kashmir World Foundation (KWF) è stata fondata a Great Falls, in Virginia, nel 2008 con la missione di implementare le ultime tecnologie nella lotta per conservare e proteggere la fauna selvatica su scala globale. La KWF costruisce e gestisce sistemi autonomi senza equipaggio che supportano i suoi sforzi di conservazione e di contrasto al bracconaggio. Nel 2013, KWF ha iniziato ad adottare l'intelligenza artificiale nelle sue operazioni.
Secondo il WWF, la perdita di habitat rappresenta il pericolo maggiore per l'85% di tutte le specie della "Lista Rossa", che classifica le specie in pericolo o minacciate. Allo stesso tempo, la domanda di animali selvatici di frodo da utilizzare per medicine tradizionali, prelibatezze o animali domestici esotici incombe e, secondo quanto riferito, è aumentata. Insieme, la perdita di habitat e il bracconaggio minacciano la biodiversità globale e hanno impatti disastrosi sulle comunità e sugli ambienti locali.
Citando una forte collaborazione interna, il fondatore e direttore esecutivo, Aliyah Pandolfi spiega che “studenti, accademici, ingegneri e scienziati di tutto il mondo sono disposti a offrire volontariamente il loro tempo e la loro esperienza.” La KWF è gestita al 100% da volontari provenienti da tutto il mondo. Attraverso il loro lavoro, la KWF ha fatto grandi progressi nella protezione di specie minacciate e numerose specie in via di estinzione come il gatto delle sabbie in Qatar, le tartarughe marine in Costa Rica e il leopardo delle nevi sull'Himalaya.
“Lo facciamo tutti perché amiamo gli animali, ma soprattutto vogliamo usare le nostre capacità per fare del bene nel mondo e apportare un cambiamento positivo per queste specie che altrimenti potrebbero non sopravvivere.”
Aliyah Pandolfi
Fondatore e direttore esecutivo, Kashmir World Foundation
In molti casi, per i conservazionisti è estremamente difficile accedere ai luoghi in cui si verifica il bracconaggio. Il KWF deve affrontare quattro ostacoli principali nei suoi sforzi di conservazione negli angoli remoti del mondo:
In passato, i conservazionisti hanno piazzato dispositivi di registrazione video sul campo per poi rivedere i filmati in un secondo momento. Con centinaia e migliaia di ore di filmati, questo processo si basa sulla capacità dello spettatore di detect e identificare meticolosamente sia le specie animali che i bracconieri. A causa dei vincoli di tempo e degli errori umani, questo approccio si è rivelato svantaggioso per i conservazionisti. I volontari del KWF sapevano di dover essere meglio equipaggiati per prendere posizione contro i bracconieri e la caccia illegale.
L'inevitabile progresso della tecnologia funge da arma a doppio taglio. Man mano che continua a diventare di qualità superiore e più accessibile, sia i conservazionisti che i malintenzionati possono mettere le mani sull'ultima tecnologia. Per rimanere competitivi, i conservazionisti devono essere preparati a sfruttare la potenza della tecnologia più recente a proprio vantaggio.
Pandolfi aveva bisogno di una soluzione aggressiva sul campo che fornisse al KWF informazioni in tempo reale. Necessitando di una soluzione che eliminasse l'errore umano e affrontasse i quattro principali ostacoli, sapeva che anche una questione di secondi può fare la differenza in una missione anti-bracconaggio, il che significa che le informazioni in tempo reale possono svolgere un ruolo diretto nella prevenzione dell'uccisione di un animale.
Con la creatività dalla sua parte, Pandolfi ha considerato la tecnologia e le risorse necessarie per il progetto. Sebbene gran parte della tecnologia di cui ha bisogno sia disponibile al giorno d'oggi, Pandolfi prevede l'uscita di hardware e software che dovrebbero diventare disponibili nel prossimo futuro, guidando il suo team al KWF a sviluppare approcci che utilizzano droni, intelligenza artificiale e funzionalità GPS.
"All'inizio di questo progetto, c'erano molti dubbi da parte della comunità. Mi è stato detto che è una follia, è impossibile, non puoi farlo e la tecnologia non esiste, ma stavo pensando a lungo termine, le capacità di informatica e dei droni dovevano evolversi e fondersi per questo progetto."
Posizionando una varietà di telecamere e sensori in luoghi a rischio, il KWF riceve dati da località in tutto il mondo, fornendo loro informazioni utili per prendere decisioni in una frazione di secondo.
"Immagina che ci siano bracconieri in una particolare posizione", dice Pandolfi, "vogliamo essere in grado di seguirli e avvisare le guardie forestali della loro posizione in modo che possano intercettare i bracconieri e fermarli prima che uccidano qualsiasi animale."
Dovendo rilevare gli oggetti in tempo reale, il KWF aveva bisogno che i risultati del modello fossero altamente precisi e affidabili. Nel valutare le opzioni, il responsabile del team A.I. del KWF Pandolfi, Daan Eeltink, studente nei Paesi Bassi, ha confrontato le prestazioni di YOLOv4 e YOLOv5. YOLOv5. Con YOLOv5, diversi punti di differenziazione hanno portato il team del KWF a sceglierlo per i propri progetti:
Il KWF si affida a un team di volontari, ingegneri e stagisti provenienti da tutto il mondo per costruire la tecnologia necessaria ai suoi sforzi di conservazione. Molti degli stagisti sono studenti delle scuole superiori, alcuni dei quali hanno un'esperienza minima o nulla con la tecnologia. YOLOv5. Pandolfi ha constatato che anche coloro che avevano meno esperienza sono riusciti a mettere in funzione YOLOv5 in meno di tre settimane.
Inoltre, l'integrazione con una piattaforma di monitoraggio degli esperimenti ha reso semplice la messa a punto dei modelli e dei set di dati, consentendo al KWF di massimizzare le prestazioni dei modelli YOLOv5 sul campo.
"YOLOv5 è stato preciso e ci ha aiutato a salvare gli animali prima che venissero uccisi, che era il nostro obiettivo finale".
Senza YOLOv5, Pandolfi afferma che il suo team al KWF sarebbe frustrato. Prima di implementare il rilevamento degli oggetti, i progetti di conservazione non disponevano di una quantità ottimale di dati.
All'inizio del 2023, il KWF trasferirà il proprio lavoro a Ultralytics YOLOv8l'ultima versione della famiglia YOLO di architetture di intelligenza artificiale per la visione.
Al momento, il KWF utilizza YOLOv5 per il rilevamento di oggetti sui sensori sul campo. Questi dispositivi inviano i dati ai biologi, che sono poi in grado di analizzare le informazioni e creare approfondimenti utili. Nel corso del prossimo anno, il KWF intende addestrare YOLOv5 su serie di dati contenenti immagini di droni, per poi distribuire questi droni sul campo.
Ci sono sette diverse specie di tartarughe marine nel mondo e ognuna è considerata in via di estinzione. Quando depongono le uova, le tartarughe marine femmine arrivano sulle spiagge e scavano nidi nella sabbia dove poi depongono le uova. Questo processo può richiedere diverse ore, ma una volta terminato, le tartarughe marine femmine ritornano in acqua, lasciando le loro uova a incubare nella sabbia per 55-65 giorni. Mentre le madri partono per sempre, le uova vengono lasciate con poche difese da bracconieri, predatori e agenti naturali.
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In passato, l'approccio dei conservazionisti al monitoraggio delle tartarughe marine è stato quello di contrassegnare tutte le posizioni su una spiaggia dove ci sono nidi. Se le minacce in queste aree sono elevate, i conservazionisti trasferiranno nel frattempo i nidi in un luogo più sicuro e rilasceranno le tartarughe nell'oceano una volta schiuse.
Questo processo può comportare l'ispezione manuale di spiagge lunghe 30 miglia o più e la marcatura dei nidi. Fornire una quantità adeguata di personale per svolgere questo processo ogni giorno si è dimostrato difficile, soprattutto durante i lockdown dovuti al COVID-19.
Inoltre, la marcatura dei nidi di tartarughe marine a volte si è rivelata controproducente. Non solo i bracconieri potevano individuare i nidi contrassegnati, ma anche i maiali hanno imparato che i marcatori indicavano la presenza di nidi di tartarughe marine nelle vicinanze, il che li ha portati a mangiarne le uova.
Il KWF ha intravisto un'opportunità di miglioramento in questo processo, riducendo il fattore manodopera e sostituendo i marcatori facilmente identificabili. Impostando sistemi aerei autonomi che utilizzano YOLOv5 per detect, localizzare e caratterizzare i nidi di tartaruga marina, i biologi potrebbero ricevere informazioni in tempo reale sui nidi di tartaruga marina, comprese le loro tracce e la loro posizione geografica, sostituendo così la necessità per i biologi di camminare manualmente sulle spiagge e marcare i nidi.
La folta pelliccia bianca con rosette maculate scure dei leopardi delle nevi permette loro di mimetizzarsi perfettamente nel paesaggio himalayano. In natura, sono predatori alfa senza predatori naturali. Tuttavia, a causa della domanda estremamente elevata della loro pelliccia e di altre parti del corpo nella moda e nella medicina tradizionale, unita alla perdita e alla frammentazione dell'habitat, si stima che siano rimasti solo tra i 4.000 e i 6.500 leopardi delle nevi in natura.
Gli sforzi di conservazione per i leopardi delle nevi si sono dimostrati estremamente difficili a causa dei fattori che contribuiscono all'ambiente ostile in cui si trovano:
Inoltre, è estremamente raro avvistare i leopardi delle nevi in natura. Di conseguenza, il KWF sta sviluppando un approccio automatizzato alla protezione di questi grandi felini, utilizzando la tecnologia dei droni per track e proteggerli. Al momento, la tecnologia dei droni è ancora in fase di sviluppo per arrivare al punto in cui le macchine possono operare nelle condizioni necessarie per track i leopardi delle nevi, ovvero a circa 20.000-22.000 piedi.
Una volta che la tecnologia sarà disponibile, il KWF intende utilizzare YOLOv5 nei sensori e nei droni, che saranno poi distribuiti sull'Himalaya. A scopo di tracciamento, i sensori e i droni saranno in grado di detect impronte nella neve, che di solito vengono spazzate via rapidamente dal vento. Queste informazioni in tempo reale saranno poi trasmesse a biologi e ambientalisti.
Visita il sito web della Kashmir World Foundatione scopri come puoi aiutare afare la differenzanei loro sforzi di conservazione in tutto il mondo.
