28 февраля 2023 г.
Изучите использование AI и YOLOv5 Фондом Kashmir World Foundation для сохранения дикой природы и борьбы с браконьерством.
.avif)
Kashmir World Foundation (KWF) была основана в Грейт-Фолс, штат Вирджиния, в 2008 году с миссией внедрения новейших технологий в борьбу за сохранение и защиту дикой природы в глобальном масштабе. KWF строит и эксплуатирует автономные беспилотные системы, которые поддерживают ее усилия по сохранению и борьбе с браконьерством. В 2013 году KWF начала внедрять искусственный интеллект в свою деятельность.
По данным WWF, утрата среды обитания представляет наибольшую опасность для 85 % всех видов, занесенных в "Красную книгу", в которой виды классифицируются как находящиеся под угрозой исчезновения или опасности. В то же время спрос на добытых браконьерами диких животных для использования в традиционных лекарствах, деликатесах или в качестве экзотических домашних питомцев растет. Вместе потеря среды обитания и браконьерство угрожают глобальному биоразнообразию и оказывают катастрофическое воздействие на местные сообщества и окружающую среду.
Ссылаясь на тесное внутреннее сотрудничество, основатель и исполнительный директор Алия Пандольфи объясняет, что «студенты, ученые, инженеры и научные сотрудники со всего мира готовы добровольно жертвовать своим временем и опытом». KWF на 100% управляется волонтерами со всего мира. Благодаря своей работе KWF добился больших успехов в защите находящихся под угрозой исчезновения и многочисленных исчезающих видов, таких как барханные кошки в Катаре, морские черепахи в Коста-Рике и снежные барсы в Гималаях.
"Мы все делаем это, потому что любим животных, но, что более важно, мы хотим использовать свои навыки, чтобы творить добро в мире и вносить позитивные изменения для этих видов, которые иначе могли бы не выжить."
Алия Пандольфи
Основатель и исполнительный директор Kashmir World Foundation
Во многих случаях специалистам по охране природы чрезвычайно трудно получить доступ к местам, где происходит браконьерство. KWF сталкивается с четырьмя ключевыми препятствиями в своих усилиях по сохранению природы в отдаленных уголках мира:
В прошлом специалисты по охране природы размещали в поле видеозаписывающие устройства, предназначенные для последующего просмотра отснятого материала. При наличии сотен и тысяч часов отснятого материала этот процесс зависит от того, насколько тщательно зритель обнаруживает и идентифицирует как виды животных, так и браконьеров. Из-за нехватки времени и человеческих ошибок этот подход, как оказалось, ставит специалистов по охране природы в невыгодное положение. Волонтеры KWF знали, что им необходимо лучше подготовиться, чтобы противостоять браконьерам и незаконной охоте.
Неизбежный прогресс технологий — это палка о двух концах. Поскольку они продолжают становиться все более качественными и доступными, как защитники природы, так и злоумышленники могут получить в свои руки новейшие технологии. Чтобы оставаться конкурентоспособными, защитники природы должны быть готовы использовать возможности новейших технологий в своих интересах.
Пандольфи нуждалась в агрессивном решении в полевых условиях, которое предоставляло бы KWF информацию в режиме реального времени. Нуждаясь в решении, которое устраняло бы человеческий фактор и противостояло четырем ключевым препятствиям, она знала, что даже несколько секунд могут иметь значение в миссии по борьбе с браконьерством, а это означает, что аналитика в режиме реального времени может играть непосредственную роль в предотвращении убийства животного.
Благодаря творческому подходу Пандольфи рассмотрела технологии и ресурсы, необходимые для проекта. Хотя большая часть необходимых ей технологий доступна в настоящее время, Пандольфи ожидает выпуска аппаратного и программного обеспечения, которое должно появиться в ближайшем будущем. Возглавляя свою команду в KWF для разработки подходов с использованием дронов, ИИ и возможностей GPS.
“В начале этого проекта было много сомнений со стороны сообщества. Мне говорили, что это безумие, это невозможно, у вас ничего не получится, и такой технологии не существует, но я думал о долгосрочной перспективе, о том, что компьютерные науки и возможности дронов должны развиваться и сливаться воедино для этого проекта.”
Размещая различные камеры и датчики в местах повышенного риска, KWF получает данные из разных точек мира, предоставляя им действенные сведения для принятия мгновенных решений.
“Представьте, что в определенном месте находятся браконьеры,” — говорит Пандольфи, — “мы хотим иметь возможность следить за ними и предупреждать рейнджеров об их местоположении, чтобы они могли перехватить браконьеров и остановить их, прежде чем они убьют каких-либо животных.”
Поскольку KWF требовалось обнаружение объектов в реальном времени, им было необходимо, чтобы результаты их модели были очень точными и надежными. Взвешивая свои варианты, руководитель группы A.I. KWF Пандольфи, Даан Эелтинк, студент из Нидерландов, сравнил производительность YOLOv4 и YOLOv5. Благодаря YOLOv5 несколько моментов дифференциации привели команду KWF к выбору именно этой модели для своих проектов:
KWF полагается на команду волонтеров, инженеров и стажеров со всего мира для создания технологий, необходимых для их природоохранной деятельности. Многие из стажеров — ученики старших классов, некоторые из которых имеют минимальный опыт работы с YOLOv5 или не имеют его вообще. Пандольфи заметил, что даже те, у кого меньше всего опыта, смогли запустить YOLOv5 менее чем за три недели.
Кроме того, интеграция с платформой отслеживания экспериментов упростила точную настройку моделей и наборов данных, что позволило KWF максимально повысить производительность своих моделей YOLOv5 в полевых условиях.
“YOLOv5 была точной и помогла нам спасти животных до того, как их убили, что и было нашей конечной целью.”
По словам Пандольфи, без YOLOv5 ее команда в KWF испытывала бы затруднения. До внедрения обнаружения объектов природоохранным проектам не хватало оптимального количества данных.
В начале 2023 года KWF перенесет свою работу на Ultralytics YOLOv8, последнюю версию в семействе архитектур компьютерного зрения YOLO.
В настоящее время KWF использует YOLOv5 для обнаружения объектов на датчиках в полевых условиях. Эти устройства отправляют данные биологам, которые затем могут анализировать информацию и получать полезные сведения. В ближайший год KWF планирует обучить YOLOv5 на наборах данных, содержащих изображения с дронов, чтобы затем развернуть эти дроны в полевых условиях.
В мире существует семь различных видов морских черепах, и каждый из них считается находящимся под угрозой исчезновения. При откладывании яиц самки морских черепах выходят на пляжи и выкапывают гнезда в песке, где затем откладывают свои яйца. Этот процесс может занять несколько часов, но как только он завершен, самки морских черепах возвращаются в воду, оставляя свои яйца инкубироваться в песке в течение 55-65 дней. Поскольку матери уходят навсегда, яйца остаются практически без защиты от браконьеров, хищников и природных стихий.
_(1).webp)
В прошлом подход специалистов по охране природы к отслеживанию морских черепах заключался в том, чтобы отмечать все места на пляже, где есть гнезда. Если угрозы в этих районах высоки, специалисты по охране природы перемещают гнезда в более безопасное место, а затем выпускают черепах в океан после того, как они вылупятся.
Этот процесс может включать ручной обход пляжей протяженностью 30 миль и более и маркировку гнезд. Обеспечение достаточного количества рабочей силы для выполнения этого процесса каждый день оказалось трудным, особенно во время изоляции, связанной с COVID-19.
Кроме того, маркировка гнезд морских черепах иногда оказывалась контрпродуктивной. Мало того, что браконьеры могли выслеживать помеченные гнезда, но и свиньи также могли узнать, что маркеры означают, что поблизости есть гнезда морских черепах, что приводило к тому, что они съедали яйца.
KWF увидела возможность улучшения этого процесса за счет сокращения трудозатрат и замены легко идентифицируемых маркеров. Настроив автономные воздушные системы с использованием YOLOv5 для обнаружения, определения местоположения и характеристик гнезд морских черепах, биологи могли получать информацию о гнездах морских черепах в режиме реального времени, включая их следы и географическое положение, тем самым устраняя необходимость для биологов вручную обходить пляжи и отмечать гнезда.
Густой белый мех снежных барсов с темными пятнистыми розетками позволяет им идеально маскироваться в гималайском ландшафте. В дикой природе они являются высшими хищниками, у которых нет естественных врагов. Однако из-за чрезвычайно высокого спроса на их мех и другие части тела в индустрии моды и традиционной медицине в сочетании с утратой и фрагментацией среды обитания, по оценкам, в дикой природе осталось всего от 4000 до 6500 снежных барсов.
Усилия по сохранению популяции снежных барсов оказались чрезвычайно сложными из-за факторов, способствующих суровым условиям их обитания:
Кроме того, крайне редко можно увидеть снежных барсов в дикой природе. В результате KWF разрабатывает автоматизированный подход к защите этих крупных кошек, используя технологию дронов для их отслеживания и защиты. В настоящее время технология дронов все еще находится в разработке, чтобы она могла достичь точки, когда машины смогут работать в условиях, необходимых для отслеживания снежных барсов, которые составляют около 20 000–22 000 футов.
Как только технология станет доступна, KWF намеревается использовать YOLOv5 в датчиках и на дронах, которые затем будут развернуты в Гималаях. В целях отслеживания эти датчики и дроны смогут обнаруживать следы лап на снегу, которые обычно быстро сдуваются ветром. Эта информация в режиме реального времени будет передаваться биологам и специалистам по охране природы.
Посетите веб-сайт Kashmir World Foundation и узнайте, как вы можете помочь изменить ситуацию в их усилиях по сохранению природы во всем мире.
.webp)