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야생 동물 보호의 AI

Mostafa Ibrahim

4분 소요

2024년 9월 4일

AI가 산림 및 야생 동물 자원 보호 노력을 개선하여 야생 동물 보호를 혁신할 수 있는 방법을 알아보세요.

야생 동물 보호는 생태계의 미묘한 균형을 유지하는 데 매우 중요합니다. 모든 동물, 식물 및 유기체는 깨끗한 공기, 비옥한 토양 및 수질 정화와 같은 자연 과정을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 숲과 야생 동물 보호를 통해 이러한 생태계를 보호하는 것이 필수적입니다.

시간이 흐르면서 야생 동물 보호 노력도 진화해 왔습니다. 초기 전략은 보호 구역을 만들고 야생 동물 보호법과 같은 기본 규정을 시행하는 데 중점을 두었습니다. 그러나 인간 활동이 생태계를 점점 더 위협함에 따라 더욱 발전된 방법이 필요하게 되었습니다. Animal Matters에 따르면 연간 약 30,000종(시간당 약 3종)이 멸종 위기에 처해 있으며, 이는 더 나은 야생 동물 보호 전략이 시급히 필요함을 강조합니다.

오늘날 AI는 야생 동물 모니터링, 보호 및 보존을 위한 새로운 도구를 제공하면서 보존 노력을 혁신하고 있습니다. 이 기사에서는 종 식별, 개체 수 모니터링, 서식지 매핑 및 밀렵 방지 노력을 향상시킬 수 있는 잠재력을 강조하면서 야생 동물 보존에서 AI의 혁신적인 역할을 살펴봅니다.

야생 동물 보호에서 Vision AI의 역할

인간의 활동과 기후 변화가 계속해서 야생 동물을 위협함에 따라 환경 보호론자들은 Vision AI와 같은 첨단 기술로 눈을 돌리고 있습니다. 시각적 데이터를 처리하고 분석하는 이 기술은 획기적인 변화를 가져오고 있습니다. 이미지와 비디오를 해석함으로써 Vision AI는 환경 보호론자들이 더 큰 정확성과 효율성으로 작업할 수 있도록 돕습니다. 이 기술이 어떻게 변화를 만들어내고 있는지 살펴보겠습니다.

종 식별

비전 AI는 야생 동물을 식별하고 다양한 그룹으로 분류하는 데 도움을 줍니다. 객체 탐지를 카메라 트랩과 드론에서 얻은 이미지 및 비디오 영상에 적용함으로써 Ultralytics YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델은 어려운 조건에서도 다양한 종을 정확하게 식별할 수 있습니다. 이 기술을 통해 연구자들은 전통적인 방법보다 더 효과적으로 생물 다양성을 모니터링하고 새로운 종이나 멸종 위기에 처한 종을 탐지할 수 있습니다.

그림 1. 야생 동물 종을 식별하는 YOLOv8.

개체 수 모니터링

동물 개체 수 추적은 보존 노력의 중요한 측면입니다. 드론 및 카메라 트랩에 구현된 Vision AI와 같은 솔루션을 통해 지속적이고 비침습적인 관찰이 가능합니다. YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델은 움직임을 추적하고, 행동 패턴을 관찰하고, 객체 수 계산을 사용하여 개체 수를 추적하여 동물 이동 및 행동에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이러한 솔루션은 국립 공원과 축산과 같은 분야에서 동물 복지 모니터링 및 기타 귀중한 데이터 수집을 지원할 수 있습니다. 

Fig 2. 소를 세는 YOLOv8 모델.

서식지 매핑

서식지 매핑은 야생 동물이 의존하는 생태계를 이해하고 보호하는 데 매우 중요합니다. 컴퓨터 비전 모델은 위성 이미지와 환경 데이터를 분석하여 서식지 변화를 시간 경과에 따라 추적할 수 있습니다. 이 정보는 보존 활동가들이 번식지 및 이동 경로와 같은 중요한 지역을 식별하고 이러한 중요한 산림 및 야생 동물 자원을 보호하기 위한 전략을 계획하는 데 도움이 됩니다.

실제 사례로 유럽 환경청(EEA)바게닝겐 환경 연구소와 협력하여 플랑드르 기술 연구소인 VITO에서 수행한 작업을 들 수 있습니다. 이들은 네덜란드, 오스트리아 및 남부 포르투갈을 포함한 지역에 대한 AI/ML 분류 서식지 지도를 생성했습니다.

Fig 3. 오스트리아의 10m 공간 해상도에서 AI/ML로 분류된 레벨 2 EUNIS 서식지 지도입니다.

밀렵 방지 노력

야생 동물에 대한 주요 위협은 여전히 밀렵입니다. 세계 동물 재단(World Animal Foundation)의 최근 보고서에 따르면 밀렵은 연간 70억 달러에서 230억 달러 사이의 수익을 창출하는 매우 수익성이 높은 거래입니다. 

비전 AI는 환경 보호론자들이 이러한 불법 행위를 탐지하고 예방하는 데 도움이 됩니다. 감시 카메라와 드론으로 보호 구역을 모니터링함으로써 AI는 의심스러운 활동을 발견하고 당국에 실시간으로 경고할 수 있습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 밀렵 방지 노력을 강화하고 멸종 위기에 처한 종을 보호합니다.

Discover Magazine에 따르면 Harvard Teamcore 그룹은 Air Shepherd와 같은 조직과 협력하여 이러한 노력에 중요한 역할을 하는 AI 장착 드론을 개발했습니다. 열화상 카메라가 장착된 이 드론은 어둠 속에서도 밀렵꾼을 식별할 수 있습니다.

Fig 4. 컴퓨터 비전으로 밀렵꾼을 감지합니다. (출처: believersias.com)

야생 동물 보호에 AI를 사용하는 이점

AI는 야생 동물 보호에 많은 이점을 제공하여 생물 다양성을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 새로운 방법을 제공합니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

효율성 및 정확성

AI는 데이터 수집 및 분석의 효율성과 정확성을 크게 향상시킵니다. 기존 방법은 종종 수동 관찰에 의존하므로 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉽습니다. 예를 들어, 조류 조사 중에 보존론자들은 일반적으로 서식지의 특정 지점에서 조류를 셉니다. 이 방법은 관찰자의 피로 또는 오인으로 인해 노동 집약적이고 부정확할 수 있습니다. AI는 대량의 데이터를 빠르고 정확하게 처리하여 신뢰할 수 있는 통찰력을 제공하고 실수 가능성을 줄입니다.

사례 연구는 "초원 지대의 조류 조사" 연구에서 찾을 수 있으며, 여기서 포인트 카운트와 트랜섹트의 두 가지 방법이 비교되었습니다. 이 연구는 감지율의 변동성과 환경 요인이 관찰자 정확도에 미치는 영향과 같은 수동 데이터 수집의 어려움을 강조했습니다. 수동 조사는 상당한 인적 노력과 시간이 필요하며, 종종 인간 관찰자의 한계로 인해 불완전하거나 일관성 없는 데이터로 이어집니다.

그러나 AI는 많은 양의 데이터를 빠르고 정확하게 처리하여 환경 보호론자에게 신뢰할 수 있는 통찰력을 제공하고 실수의 가능성을 줄일 수 있습니다.

확장성

AI의 주요 장점 중 하나는 확장성입니다. AI 시스템은 인간 팀이 스스로 달성할 수 없는 광대한 지역과 수많은 종을 동시에 모니터링할 수 있습니다. 이러한 확장성을 통해 다양한 생태계를 포괄적으로 모니터링할 수 있으므로 보존 노력이 더 넓은 지역을 포괄하고 더 많은 종에 효과적으로 도달할 수 있습니다.

비용 효율성

AI 기술은 장기적으로 비용 효율적일 수도 있습니다. AI 시스템에 대한 초기 투자는 높을 수 있지만, 광범위한 인적 자원에 대한 필요성 감소는 시간이 지남에 따라 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있습니다. 자동화된 데이터 수집 및 분석은 인건비를 줄이고 환경 보호론자들이 자원을 보다 효율적으로 할당할 수 있도록 합니다.

24/7 모니터링

AI는 야생 동물과 서식지를 지속적으로 모니터링할 수 있게 합니다. 인간의 노력과는 달리 AI 시스템은 휴식이 필요 없으며 24시간 가동할 수 있습니다. 이러한 지속적인 감시는 밀렵이나 환경 변화와 같은 위협을 적시에 감지하여 멸종 위기에 처한 종을 보호하고 중요한 서식지를 보존하기 위한 즉각적인 조치를 가능하게 합니다.

과제 및 단점

AI는 야생 동물 보호에 상당한 이점을 제공하지만, 해결해야 할 몇 가지 과제와 단점도 제시합니다. 주요 문제는 다음과 같습니다.

기술적 제한 사항

AI 시스템은 정확도 제한, 데이터 처리 병목 현상, 대규모의 잘 레이블링된 훈련 데이터 세트의 필요성과 같은 기술적 문제에 직면할 수 있습니다. 식별 오류는 잘못된 데이터로 이어질 수 있으며, 대량의 고해상도 이미지 또는 비디오 영상을 처리하는 것은 부담스러울 수 있습니다.

재정적 장벽

야생 동물 보호에 고급 AI 시스템을 구현하는 데는 비용이 많이 듭니다. 비용에는 드론, 카메라 트랩 및 기타 장비의 획득 및 유지 관리, 데이터 저장 및 처리 비용이 포함됩니다. 또한 국립 공원과 같이 넓고 광대한 지역에 카메라를 설치하면 비용이 더욱 증가합니다. 이러한 재정적 장벽은 특히 자원이 제한된 많은 보존 단체에 제한적일 수 있습니다.

기존 방법과의 통합

AI를 기존 보존 기술과 통합하는 것은 복잡할 수 있습니다. 절차와 직원 교육에 상당한 변화가 필요합니다. 새로운 기술 채택에 대한 저항과 AI를 기존 방법과 혼합하는 복잡성으로 인해 성공적인 구현이 지연될 뿐만 아니라 구현 기간이 길어질 수 있습니다.

기술 의존성

AI에 대한 과도한 의존은 하드웨어 오작동, 소프트웨어 버그 및 기타 오류와 같은 위험을 초래합니다. 기술에 대한 의존은 보존 활동가의 전통적인 기술과 지식을 감소시켜 기술을 사용할 수 없거나 적합하지 않은 상황에서 효과를 떨어뜨릴 수 있습니다. AI 사용과 전통적인 방법을 균형 있게 유지하는 것이 보존 노력의 회복력과 적응성을 유지하는 데 중요합니다.

야생 동물 보호에 있어서 AI의 미래

AI 기술이 계속 발전함에 따라 야생 동물 보호를 혁신할 수 있는 잠재력이 더욱 커지고 있습니다. 새롭게 떠오르는 개발은 야생 동물을 모니터링, 보호 및 보존하는 방법을 크게 개선하여 보존 노력을 더욱 효과적으로 만들고 앞으로의 과제에 더 적합하게 만들 것으로 예상됩니다.

자율 드론 및 로봇

야생 동물 보호 분야의 새로운 개발은 끊임없이 이루어지고 있습니다. 예를 들어, AI가 탑재된 자율 드론로봇 공학에 대한 연구가 이미 시작되었으며, 야생 동물 모니터링, 밀렵 방지 노력, 심지어 산불 모니터링에서도 유망한 잠재력을 보여주고 있습니다. 

무인 드론을 사용한 산불 감시에 대한 연구에 따르면, 이러한 드론은 최소한의 인력으로 광대하고 접근하기 어려운 지역을 효과적으로 순찰하고 실시간 데이터를 제공하며 위협에 더 빠르고 효과적으로 대응할 수 있습니다. 

산불 상황에서 이러한 드론은 화재 발생을 감지하고 모니터링하여 야생 동물과 서식지 모두를 보호하기 위한 신속한 대응을 가능하게 합니다. AI 기술이 발전함에 따라 이러한 드론과 로봇은 동물을 따라가거나, 장애물을 피하거나, 산불 확산을 추적하기 위해 비행 경로를 변경하는 등 즉석에서 더욱 정교한 결정을 내릴 것으로 예상되어 향후 야생 동물 보호 효과를 더욱 향상시킬 것입니다.

컴퓨터 비전의 발전

더욱 정교한 객체 인식 및 행동 분석 모델과 같은 컴퓨터 비전 모델의 미래 발전은 야생 동물을 더욱 효과적으로 모니터링하고 이해하는 능력을 향상시킬 것입니다. 의심할 여지 없이 컴퓨터 비전 모델이 발전함에 따라 고해상도 이미지와 비디오를 보다 효율적으로 처리하여 동물 행동, 개체 수 역학 및 서식지 사용에 대한 훨씬 더 정확하고 자세한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

주요 내용 

이번 글에서는 AI가 종 식별, 개체 수 모니터링, 서식지 매핑 및 밀렵 방지 노력을 개선하여 야생 동물 보호를 어떻게 변화시키고 있는지 살펴보았습니다. 효율성 향상, 확장성, 비용 효율성 및 24시간 연중무휴 모니터링을 포함한 이점에 대해 논의하는 동시에 기술적 한계, 재정적 장벽 및 기술 의존성과 같은 문제도 다루었습니다. 

앞으로 AI의 지속적인 발전은 유망한 발전을 제공하지만, 효과적인 보존 전략을 수립하고 미래 세대를 위해 생물 다양성을 보호하려면 윤리적 사용과 지속적인 연구가 중요합니다.

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