2023年2月28日
カシミール・ワールド・ファンデーションによる野生生物保護と密猟対策のためのAIとYOLOv5の活用について解説します。
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カシミール・ワールド・ファウンデーション（KWF）は、地球規模で野生生物の保護と保護のための戦いに最新技術を導入するという使命を掲げ、2008年にバージニア州グレートフォールズで設立されました。KWFは、その保全および密猟対策活動を支援する自律型無人システムを構築し、運用しています。2013年、KWFはその活動に人工知能の導入を開始しました。
WWFによると、生息地の喪失は、絶滅危惧種または脅威にさらされている種として分類される「レッドリスト」に掲載されているすべての種の85％にとって最大の存続の危機となっています。同時に、伝統医学、珍味、またはエキゾチックなペットに使用するための密猟された野生動物の需要が迫っており、報告によると増加しています。生息地の喪失と密猟は、世界の生物多様性を脅かし、地域社会と環境に壊滅的な影響を与えます。
創設者兼エグゼクティブディレクターのAliyah Pandolfi氏は、強力な内部コラボレーションを引用し、「世界中の学生、学者、エンジニア、科学者が、彼らの時間と専門知識を進んで提供してくれます」と説明しています。KWFは、世界中のボランティアによって100％運営されています。彼らの活動を通じて、KWFは、カタールのスナネコ、コスタリカのウミガメ、ヒマラヤのユキヒョウなど、絶滅の危機に瀕している多くの種を保護する上で大きな進歩を遂げています。
「私たちは皆、動物が好きだからこれを行っていますが、さらに重要なのは、私たちのスキルを使って世界を良くし、そうでなければ生き残れないかもしれないこれらの種にプラスの変化をもたらしたいからです。」
アリヤ・パンドルフィ
カシミール・ワールド・ファウンデーション創設者兼事務局長
多くの場合、密猟が発生する場所に保護活動家がアクセスすることは非常に困難です。KWFは、世界の遠隔地での保護活動において、4つの主要な障害に直面しなければなりません。
過去には、自然保護活動家は、後で映像を見返すことを目的として、ビデオ録画装置を現場に設置していました。何百時間、何千時間もの映像があるため、このプロセスでは、視聴者が動物種と密猟者の両方を注意深く検出し、識別する必要があります。時間的な制約と人的エラーにより、このアプローチは自然保護活動家を不利な立場に置くことが判明しました。KWFのボランティアは、密猟者や違法な狩猟に対してより良く立ち向かうために、より良い装備が必要であることを知っていました。
テクノロジーの必然的な進歩は、諸刃の剣として作用します。テクノロジーの品質が向上し、アクセスしやすくなるにつれて、自然保護活動家も悪人も最新のテクノロジーを手に入れることができます。競争力を維持するためには、自然保護活動家は最新のテクノロジーの力を利用して、自分たちに有利になるように備えなければなりません。
Pandolfi氏は、KWFにリアルタイムの情報を提供する、現場での積極的なソリューションを必要としていました。人為的なエラーを排除し、4つの主要な障害に対処するソリューションを必要としていた彼女は、密猟対策ミッションではほんの数秒の差が動物の殺害を防ぐ上で重要であることを知っていました。つまり、リアルタイムの洞察は、動物が殺されるのを防ぐ上で直接的な役割を果たす可能性があるのです。
創造性を味方につけて、パンドルフィはプロジェクトに必要な技術とリソースを検討しました。彼女が必要とする技術の多くは現在利用可能ですが、パンドルフィは近い将来利用可能になるはずのハードウェアとソフトウェアのリリースを期待しています。KWFのチームを率いて、ドローン、AI、GPS機能を活用したアプローチを開発しています。
「このプロジェクトの開始当初、コミュニティからは多くの疑問の声が上がっていました。それはクレイジーだ、不可能だ、あなたにはできない、そんな技術は存在しないと言われましたが、私は長期的な視点で、このプロジェクトのために必要なコンピューターサイエンスとドローンの能力が進化し、融合する必要があると考えていました。」
KWFは、リスクの高い場所にさまざまなカメラとセンサーを配置することにより、世界中の場所からデータを受信し、瞬時の意思決定を行うための実用的な洞察を提供します。
「特定の場所に密猟者がいると想像してください」とパンドルフィは言います。「彼らを追跡し、レンジャーに彼らの位置を知らせて、動物を殺す前に密猟者を阻止できるようにしたいのです。」
リアルタイムの物体検出を必要とするKWFは、モデルの出力が高精度かつ高信頼性であることを求めていました。PandolfiのKWF A.I.チームリーダーであるDaan Eeltink（オランダの学生）は、YOLOv4とYOLOv5の性能を比較検討しました。YOLOv5にはいくつかの差別化ポイントがあり、KWFのチームはプロジェクトにYOLOv5を選択しました。
KWFは、保全活動に必要な技術を構築するために、世界中のボランティア、エンジニア、インターンからなるチームに依存しています。インターンの多くは高校生で、YOLOv5の経験がほとんどまたはまったくない人もいます。Pandolfiは、最も経験の浅い人でさえ、3週間以内にYOLOv5を起動して実行できることに気づきました。
さらに、実験追跡プラットフォームとの統合により、モデルとデータセットの微調整が簡単になり、KWFは現場でのYOLOv5モデルのパフォーマンスを最大化することができました。
「YOLOv5は正確で、動物が殺される前に救うことができ、それが私たちの最終目標でした。」
YOLOv5がなければ、KWFのPandolfiのチームは不満を感じていただろう。オブジェクト検出を実装する前は、保全プロジェクトには最適な量のデータがありませんでした。
2023年初頭、KWFは彼らの仕事をUltralytics YOLOv8、YOLOファミリーのビジョンAIアーキテクチャの最新リリースに移行します。
現在、KWFはフィールドのセンサーでの物体検出にYOLOv5を導入しています。これらのデバイスはデータを生物学者に送信し、生物学者はその情報を分析して実用的な洞察を作成できます。来年、KWFはドローン画像を含むデータセットでYOLOv5をトレーニングし、これらのドローンを現場に展開することを目指しています。
世界には7種類のウミガメが生息しており、いずれも絶滅危惧種に指定されています。産卵期になると、メスのウミガメは海岸に上がり、砂の中に巣穴を掘って産卵します。このプロセスには数時間かかることがありますが、産卵を終えるとメスのウミガメは海に戻り、卵は砂の中で55～65日間孵化します。母親が去った後、卵は密猟者や捕食者、自然の猛威からほとんど防御されないまま放置されます。
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過去には、ウミガメを追跡するための自然保護活動家のアプローチは、巣があるビーチ上のすべての場所をマークすることでした。これらの地域での脅威が高い場合、自然保護活動家は一時的に巣をより安全な場所に移動させ、孵化したらウミガメを海に放します。
このプロセスでは、30マイル以上の海岸を手動で歩き、巣に印を付ける作業が必要になる場合があります。このプロセスを毎日実行するのに十分な人員を確保することは、特にCOVID-19のロックダウン中は困難であることが証明されています。
さらに、ウミガメの巣に印を付けることは、時に逆効果であることが判明しました。密猟者が印を付けられた巣を探し出すだけでなく、豚もマーカーは近くにウミガメの巣があることを意味することを知り、卵を食べるようになりました。
KWFは、このプロセスにおいて、人的要因を削減し、容易に識別できるマーカーを置き換えることで改善の機会を見出しました。YOLOv5を使用して自律型航空システムをセットアップし、ウミガメの巣を検出、特定、および特性評価することで、生物学者はウミガメの巣に関するリアルタイムの情報（その軌跡や地理的な位置など）を受信できるため、生物学者が手動で海岸を歩いて巣に印を付ける必要がなくなります。
ユキヒョウの濃い斑点模様のある厚い白い毛皮は、ヒマラヤの景観に完璧に溶け込むことができます。野生では、自然の捕食者がいない頂点捕食者です。しかし、ファッションや伝統医学における毛皮やその他の部位に対する非常に高い需要に加え、生息地の喪失と分断により、野生には4,000〜6,500頭しか残っていないと推定されています。
ユキヒョウの保護活動は、ユキヒョウが生息する過酷な環境に寄与する要因の結果として、非常に困難であることが証明されています。
さらに、ユキヒョウを野生で発見することは非常にまれです。その結果、KWFはこれらの大型ネコ科動物を追跡および保護するために、ドローン技術を利用した自動化されたアプローチを開発しています。現時点では、ドローン技術はまだ開発中であり、ユキヒョウを追跡するために必要な条件（約20,000〜22,000フィート）で機械が動作できるレベルに到達する必要があります。
KWFは、技術が利用可能になり次第、YOLOv5をセンサーやドローンに搭載し、ヒマラヤに展開する予定です。追跡のため、これらのセンサーとドローンは、通常は風で吹き飛ばされやすい雪の中の足跡を検出することができます。このリアルタイムの情報は、生物学者や自然保護活動家に伝えられます。
Kashmir World Foundationのウェブサイトにアクセスして、彼らの世界的な保護活動にどのように貢献できるかをご確認ください。貢献する方法をご覧ください。
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