28 февраля 2023 г.
Узнайте, как фонд Kashmir World Foundation использует ИИ и YOLOv5 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 полевых условиях видеозаписывающие устройства, чтобы потом просмотреть отснятый материал. При наличии сотен и тысяч часов видеозаписей этот процесс зависит от зрителя, который должен скрупулезно detect 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 — 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.”
Для обнаружения объектов в режиме реального времени KWF требовалось, чтобы результаты работы модели были высокоточными и надежными. Взвешивая варианты, руководитель группы айтишников KWF Пандольфи 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 или вообще не имеют опыта работы с YOLOv5. 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 систему 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 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.
В KWF увидели возможность улучшить этот процесс, сократив трудозатраты и заменив легко идентифицируемые маркеры. Установив автономные воздушные системы с помощью YOLOv5 для detect, 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 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, 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 track и защиты. В настоящее время технология беспилотников все еще находится в стадии разработки, чтобы они могли работать в условиях, необходимых для track 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 detect отпечатки лап на снегу, которые обычно быстро уносит ветер. 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.
