28 февраля 2023 г.
Узнайте, как фонд Kashmir World Foundation использует ИИ и YOLOv5 для сохранения дикой природы и борьбы с браконьерством.
.avif)
Фонд Kashmir World Foundation (KWF) был основан в Грейт-Фолс, штат Вирджиния, в 2008 году с целью внедрения новейших технологий в борьбу за сохранение и защиту дикой природы в глобальном масштабе. KWF создает и эксплуатирует автономные беспилотные системы, которые поддерживают его усилия по сохранению и борьбе с браконьерством. В 2013 году KWF начал внедрять в свою деятельность искусственный интеллект.
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.
Основатель и исполнительный директор Алия Пандольфи, ссылаясь на тесное внутреннее сотрудничество, объясняет, что "студенты, преподаватели, инженеры и ученые со всего мира готовы добровольно пожертвовать своим временем и опытом". KWF на 100 % управляется волонтерами со всего мира. Благодаря их работе KWF добился больших успехов в защите исчезающих видов животных, таких как песчаные кошки в Катаре, морские черепахи в Коста-Рике и снежные барсы в Гималаях.
"Мы все делаем это, потому что любим животных, но, что еще важнее, мы хотим использовать свои навыки, чтобы принести пользу миру и изменить к лучшему те виды животных, которые в противном случае могли бы не выжить".
Алия Пандольфи
Основатель и исполнительный директор, Фонд "Мир Кашмира
Во многих случаях специалистам по охране природы крайне сложно добраться до мест, где происходит браконьерство. KWF приходится сталкиваться с четырьмя основными препятствиями в своих усилиях по сохранению природы в отдаленных уголках мира:
В прошлом специалисты по охране природы размещали в полевых условиях видеозаписывающие устройства, чтобы потом просмотреть отснятый материал. При наличии сотен и тысяч часов видеозаписей этот процесс зависит от зрителя, который должен скрупулезно выявлять и идентифицировать как виды животных, так и браконьеров. Из-за нехватки времени и человеческого фактора такой подход ставил природоохранников в невыгодное положение. Волонтеры KWF знали, что им нужно быть лучше вооруженными, чтобы противостоять браконьерам и незаконной охоте.
Неизбежный прогресс технологий действует как обоюдоострый меч. По мере того как они становятся все более качественными и доступными, как защитники природы, так и злоумышленники могут получить в свои руки новейшие технологии. Чтобы оставаться конкурентоспособными, специалисты по охране природы должны быть готовы использовать возможности новейших технологий в своих интересах.
Пандольфи требовалось агрессивное решение, обеспечивающее KWF информацией в режиме реального времени. Ей требовалось решение, которое исключало бы человеческий фактор и противостояло четырем основным препятствиям. Она знала, что даже считанные секунды могут иметь значение для борьбы с браконьерством, а значит, информация в реальном времени может сыграть непосредственную роль в предотвращении гибели животного.
Взяв на вооружение творческий подход, Пандольфи задумалась о технологиях и ресурсах, необходимых для реализации проекта. Хотя большая часть необходимых ей технологий доступна в настоящее время, Пандольфи ожидает выпуска оборудования и программного обеспечения, которые должны появиться в ближайшем будущем. Во главе своей команды в KWF она разрабатывает подходы, использующие беспилотники, искусственный интеллект и возможности GPS.
"В начале работы над этим проектом в сообществе было много сомнений. Мне говорили, что это безумие, это невозможно, вы не можете этого сделать, и технологии не существует, но я думал, что в долгосрочной перспективе компьютерные науки и возможности беспилотников должны развиваться и сливаться воедино для этого проекта".
Размещая различные камеры и датчики в местах, подверженных риску, KWF получает данные с мест по всему миру, предоставляя им оперативную информацию для принятия решений в доли секунды.
"Представьте себе, что в определенном месте появились браконьеры, - говорит Пандольфи, - мы хотим иметь возможность следить за ними и предупреждать рейнджеров об их местонахождении, чтобы они могли перехватить браконьеров и остановить их до того, как они убьют животных".
Для обнаружения объектов в режиме реального времени KWF требовалось, чтобы результаты работы модели были высокоточными и надежными. Взвешивая варианты, руководитель группы айтишников KWF Pandolfi Даан Эльтинк, студент из Нидерландов, сравнил производительность YOLOv4 и YOLOv5. Несколько отличительных особенностей YOLOv5 привели команду KWF к тому, что они выбрали его для своих проектов:
KWF опирается на команду волонтеров, инженеров и стажеров со всего мира, чтобы создавать технологии, необходимые для их природоохранной деятельности. Многие из стажеров - старшеклассники, некоторые из них имеют минимальный опыт работы с YOLOv5 или не имеют его вовсе. Пандольфи заметил, что даже те, кто имел минимальный опыт, смогли запустить YOLOv5 менее чем за три недели.
Кроме того, интеграция с платформой для отслеживания экспериментов позволила легко настроить модели и наборы данных, что позволило KWF добиться максимальной эффективности моделей YOLOv5 в полевых условиях.
"YOLOv5 был точным и помог нам спасти животных до того, как их убили, что было нашей конечной целью".
По словам Пандольфи, без YOLOv5 ее команда в KWF была бы разочарована. До внедрения системы обнаружения объектов проектам по сохранению не хватало оптимального количества данных.
В начале 2023 года KWF переведет свою работу на YOLOv5 . Ultralytics YOLOv8последнюю версию семейства архитектур ИИ для технического зрения YOLO.
В настоящее время KWF использует YOLOv5 для обнаружения объектов на датчиках в полевых условиях. Эти устройства отправляют данные биологам, которые затем анализируют информацию и создают практические выводы. В следующем году KWF планирует обучить YOLOv5 работе с наборами данных, содержащими изображения, полученные с помощью беспилотников, а затем задействовать эти беспилотники в полевых условиях.
В мире существует семь видов морских черепах, и каждый из них считается находящимся под угрозой исчезновения. При откладывании яиц самки морских черепах приходят на пляжи и роют гнезда в песке, куда затем откладывают яйца. Этот процесс может занять несколько часов, но после его завершения самки морских черепах возвращаются в воду, оставляя яйца инкубироваться в песке в течение 55-65 дней. Когда матери уходят навсегда, у яиц остается мало средств защиты от браконьеров, хищников и природных стихий.
_(1).webp)
В прошлом специалисты по охране природы отслеживали морских черепах, отмечая все места на пляже, где есть гнезда. Если угроза в этих местах высока, специалисты по охране природы переносят гнезда в более безопасное место, а после вылупления черепашек выпускают их в океан.
Этот процесс может включать в себя ручное прохождение пляжей протяженностью 30 миль и более и маркировку гнезд. Обеспечить достаточное количество рабочей силы для выполнения этого процесса каждый день оказалось непросто, особенно во время блокировки COVID-19.
Кроме того, маркировка гнезд морских черепах иногда оказывалась противодействующей. Браконьеры не только искали помеченные гнезда, но и узнавали, что пометка означает, что поблизости есть гнезда морских черепах, что заставляло их поедать яйца.
В KWF увидели возможность улучшить этот процесс, сократив трудозатраты и заменив легко идентифицируемые маркеры. Установив автономные воздушные системы с помощью YOLOv5 для обнаружения, определения местоположения и характеристики гнезд морских черепах, биологи смогут в режиме реального времени получать информацию о гнездах морских черепах, включая их следы и географическое положение, что заменит необходимость биологам вручную обходить пляжи и помечать гнезда.
Густой белый мех снежных барсов с темными пятнами позволяет им прекрасно маскироваться в гималайском ландшафте. В дикой природе они являются приматами и не имеют естественных хищников. Однако из-за чрезвычайно высокого спроса на их мех и другие части тела в моде и традиционной медицине, а также из-за потери и фрагментации среды обитания, по оценкам, в дикой природе осталось всего от 4 000 до 6 500 снежных барсов.
Усилия по сохранению снежных барсов оказались чрезвычайно сложными из-за факторов, способствующих суровым условиям, в которых они обитают:
Кроме того, снежные барсы крайне редко встречаются в дикой природе. В связи с этим KWF разрабатывает автоматизированный подход к защите этих больших кошек, используя технологию беспилотников для их отслеживания и защиты. В настоящее время технология беспилотников все еще находится в стадии разработки, чтобы они могли работать в условиях, необходимых для отслеживания снежных барсов, а это примерно 20-22 тысячи футов.
Как только технология будет доступна, KWF намерен использовать YOLOv5 в датчиках и дронах, которые затем будут развернуты в Гималаях. В целях слежения эти датчики и беспилотники смогут обнаруживать отпечатки лап на снегу, которые обычно быстро уносит ветер. Эта информация в режиме реального времени будет передаваться биологам и специалистам по охране природы.
Посетите сайт Фонда "Мир Кашмира сайт и узнайте, как вы можете помочь внести свой вклад в их усилиях по сохранению природы по всему миру.
.webp)