Ngày 28 tháng 2 năm 2023
Tìm hiểu về cách Kashmir World Foundation sử dụng AI và YOLOv5 để bảo tồn động vật hoang dã và chống lại nạn săn trộm.
.avif)
Kashmir World Foundation (KWF) được thành lập tại Great Falls, Virginia vào năm 2008 với sứ mệnh triển khai công nghệ mới nhất trong cuộc chiến bảo tồn và bảo vệ động vật hoang dã trên quy mô toàn cầu. KWF xây dựng và vận hành các hệ thống tự động, không người lái để hỗ trợ các nỗ lực bảo tồn và chống săn trộm của mình. Năm 2013, KWF bắt đầu áp dụng trí tuệ nhân tạo vào hoạt động của mình.
Theo WWF, mất môi trường sống gây ra mối nguy hiểm lớn nhất cho sự tồn tại của 85% tất cả các loài trong “Danh sách Đỏ,” danh sách phân loại các loài có nguy cơ tuyệt chủng hoặc bị đe dọa. Đồng thời, nhu cầu về động vật hoang dã bị săn trộm để sử dụng trong y học cổ truyền, các món ngon hoặc thú cưng kỳ lạ đang rình rập và được báo cáo là đã tăng lên. Cùng với nhau, mất môi trường sống và săn trộm đe dọa đa dạng sinh học toàn cầu và gây ra những tác động tai hại đến cộng đồng và môi trường địa phương.
Nhấn mạnh sự hợp tác nội bộ chặt chẽ, Nhà sáng lập kiêm Giám đốc điều hành, Aliyah Pandolfi giải thích rằng “các sinh viên, học giả, kỹ sư và nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới sẵn sàng tình nguyện thời gian và chuyên môn của họ.” KWF được điều hành 100% bởi các tình nguyện viên từ khắp nơi trên thế giới. Thông qua công việc của mình, KWF đã đạt được những tiến bộ lớn trong việc bảo vệ các loài bị đe dọa và nhiều loài có nguy cơ tuyệt chủng như Mèo cát ở Qatar, Rùa biển ở Costa Rica và Báo tuyết ở dãy Himalaya.
"Tất cả chúng ta làm điều này vì chúng ta yêu động vật, nhưng quan trọng hơn là chúng ta muốn sử dụng các kỹ năng của mình để làm điều tốt trên thế giới và tạo ra một sự thay đổi tích cực cho những loài có thể không sống sót nếu không có chúng."
Aliyah Pandolfi
Người sáng lập và Giám đốc điều hành, Kashmir World Foundation
Trong nhiều trường hợp, các nhà bảo tồn gặp rất nhiều khó khăn trong việc tiếp cận các địa điểm xảy ra nạn săn trộm. KWF phải đối mặt với bốn trở ngại chính trong các nỗ lực bảo tồn ở những vùng hẻo lánh trên thế giới:
Trước đây, các nhà bảo tồn thường đặt các thiết bị ghi hình tại hiện trường và xem lại đoạn phim sau đó. Với hàng trăm, hàng nghìn giờ cảnh quay, quy trình này phụ thuộc vào người xem để tỉ mỉ phát hiện và xác định cả loài động vật và những kẻ săn trộm. Do hạn chế về thời gian và sai sót của con người, cách tiếp cận này đã khiến các nhà bảo tồn gặp bất lợi. Các tình nguyện viên tại KWF biết rằng họ cần được trang bị tốt hơn để chống lại những kẻ săn trộm và săn bắn trái phép.
Sự tiến bộ không thể tránh khỏi của công nghệ hoạt động như một con dao hai lưỡi. Khi nó tiếp tục trở nên chất lượng cao hơn và dễ tiếp cận hơn, cả các nhà bảo tồn và những kẻ xấu đều có thể có được công nghệ mới nhất. Để duy trì tính cạnh tranh, các nhà bảo tồn phải chuẩn bị khai thác sức mạnh của công nghệ mới nhất để sử dụng lợi thế của họ.
Pandolfi cần một giải pháp mạnh mẽ tại hiện trường, cung cấp cho KWF thông tin theo thời gian thực. Cần một giải pháp loại bỏ lỗi của con người và đối mặt với bốn trở ngại chính, cô biết rằng ngay cả một vài giây cũng có thể tạo ra sự khác biệt trong một nhiệm vụ chống săn trộm, có nghĩa là thông tin chi tiết theo thời gian thực có thể đóng vai trò trực tiếp trong việc ngăn chặn một con vật bị giết.
Với sự sáng tạo của mình, Pandolfi đã xem xét công nghệ và các nguồn lực cần thiết cho dự án. Mặc dù phần lớn công nghệ cô ấy cần đã có sẵn ngày nay, Pandolfi đang dự đoán việc phát hành phần cứng và phần mềm sẽ có sẵn trong tương lai gần. Dẫn dắt nhóm của cô ấy tại KWF để phát triển các phương pháp tiếp cận sử dụng máy bay không người lái, AI và khả năng GPS.
"Vào đầu dự án này, đã có rất nhiều nghi ngờ từ cộng đồng. Tôi đã được bảo rằng điều đó thật điên rồ, không thể thực hiện được, bạn không thể làm được và công nghệ không tồn tại, nhưng tôi đã suy nghĩ về dài hạn, khoa học máy tính và khả năng của máy bay không người lái cần phải phát triển và kết hợp với nhau cho dự án này."
Bằng cách đặt nhiều camera và cảm biến ở các vị trí có nguy cơ, KWF nhận dữ liệu từ các địa điểm trên khắp thế giới, cung cấp cho họ những thông tin chi tiết hữu ích để đưa ra các quyết định nhanh chóng.
"Hãy tưởng tượng rằng có những kẻ săn trộm ở một địa điểm cụ thể," Pandolfi nói, "chúng tôi muốn có thể theo dõi chúng và cảnh báo kiểm lâm về vị trí của chúng để họ có thể chặn những kẻ săn trộm và ngăn chặn chúng trước khi chúng giết bất kỳ con vật nào."
Yêu cầu tính năng phát hiện đối tượng theo thời gian thực, KWF cần kết quả đầu ra của mô hình của họ có độ chính xác và độ tin cậy cao. Khi cân nhắc các lựa chọn của mình, Daan Eeltink, Trưởng nhóm A.I. của KWF Pandolfi, một sinh viên ở Hà Lan, đã so sánh hiệu suất của YOLOv4 và YOLOv5. Với YOLOv5, một số điểm khác biệt đã khiến nhóm tại KWF chọn nó cho các dự án của họ:
KWF dựa vào một đội ngũ tình nguyện viên, kỹ sư và thực tập sinh từ khắp nơi trên thế giới để xây dựng công nghệ cần thiết cho các nỗ lực bảo tồn của họ. Nhiều thực tập sinh là học sinh trung học, một số người trong số họ có rất ít hoặc không có kinh nghiệm với YOLOv5. Pandolfi nhận thấy rằng ngay cả những người có ít kinh nghiệm nhất cũng có thể thiết lập và chạy YOLOv5 trong vòng chưa đầy ba tuần.
Ngoài ra, việc tích hợp với một nền tảng theo dõi thử nghiệm đã giúp tinh chỉnh các mô hình và bộ dữ liệu trở nên đơn giản, cho phép KWF tối đa hóa hiệu suất của các mô hình YOLOv5 của họ trong lĩnh vực này.
"YOLOv5 đã chính xác và giúp chúng tôi cứu những con vật trước khi chúng bị giết, đó là mục tiêu cuối cùng của chúng tôi."
Nếu không có YOLOv5, Pandolfi cho biết nhóm của cô tại KWF sẽ rất thất vọng. Trước khi triển khai object detection (phát hiện đối tượng), các dự án bảo tồn thiếu một lượng dữ liệu tối ưu.
Vào đầu năm 2023, KWF sẽ chuyển công việc của họ sang Ultralytics YOLOv8, phiên bản mới nhất trong họ YOLO của các kiến trúc AI thị giác.
Hiện tại, KWF triển khai YOLOv5 để phát hiện đối tượng trên các cảm biến tại hiện trường. Các thiết bị này gửi dữ liệu cho các nhà sinh vật học, những người sau đó có thể phân tích thông tin và tạo ra những hiểu biết có giá trị. Trong năm tới, KWF đặt mục tiêu huấn luyện YOLOv5 trên các bộ dữ liệu chứa hình ảnh từ máy bay không người lái, sau đó triển khai các máy bay không người lái này tại hiện trường.
Có bảy loài rùa biển khác nhau trên thế giới và mỗi loài đều được coi là có nguy cơ tuyệt chủng. Khi đẻ trứng, rùa biển cái lên các bãi biển và đào tổ trên cát, nơi chúng đẻ trứng. Quá trình này có thể mất vài giờ, nhưng sau khi hoàn thành, rùa biển cái sẽ trở lại nước, để trứng ấp trong cát trong 55-65 ngày. Khi những con mẹ rời đi vĩnh viễn, trứng còn lại với rất ít sự bảo vệ khỏi những kẻ săn trộm, động vật ăn thịt và các yếu tố tự nhiên.
_(1).webp)
Trước đây, phương pháp theo dõi rùa biển của các nhà bảo tồn là đánh dấu tất cả các vị trí trên bãi biển có tổ. Nếu các mối đe dọa ở những khu vực này cao, các nhà bảo tồn sẽ di dời các tổ đến một địa điểm an toàn hơn trong thời gian đó và thả rùa con xuống biển sau khi chúng nở.
Quá trình này có thể bao gồm việc đi bộ thủ công trên các bãi biển dài 30 dặm trở lên và đánh dấu các tổ. Việc cung cấp đủ số lượng nhân lực để thực hiện quy trình này mỗi ngày đã được chứng minh là khó khăn, đặc biệt là trong thời gian phong tỏa do COVID-19.
Ngoài ra, việc đánh dấu các tổ rùa biển đôi khi tỏ ra phản tác dụng. Không chỉ những kẻ săn trộm có thể tìm kiếm những tổ đã được đánh dấu, mà lợn cũng có thể học được rằng các dấu hiệu có nghĩa là có tổ rùa biển gần đó, điều này khiến chúng ăn trứng.
KWF nhận thấy cơ hội cải thiện quy trình này bằng cách giảm yếu tố nhân lực và thay thế các điểm đánh dấu dễ nhận biết. Bằng cách thiết lập hệ thống trên không tự động sử dụng YOLOv5 để phát hiện, định vị và mô tả đặc điểm của tổ rùa biển, các nhà sinh vật học có thể nhận được thông tin theo thời gian thực về tổ rùa biển, bao gồm cả dấu vết và vị trí địa lý của chúng, do đó thay thế nhu cầu các nhà sinh vật học phải tự đi bộ trên các bãi biển và đánh dấu các tổ.
Bộ lông trắng dày của báo tuyết với các đốm hoa thị sẫm màu cho phép chúng ngụy trang hoàn hảo trong cảnh quan dãy Himalaya. Trong tự nhiên, chúng là những loài động vật ăn thịt đầu bảng không có kẻ thù tự nhiên. Tuy nhiên, do nhu cầu cực kỳ cao đối với lông và các bộ phận cơ thể khác của chúng trong ngành thời trang và y học cổ truyền, cùng với việc mất môi trường sống và sự chia cắt, ước tính chỉ còn từ 4.000 đến 6.500 con báo tuyết trong tự nhiên.
Những nỗ lực bảo tồn loài báo tuyết đã tỏ ra vô cùng khó khăn do các yếu tố góp phần vào môi trường khắc nghiệt nơi chúng được tìm thấy:
Ngoài ra, cực kỳ hiếm khi phát hiện thấy báo tuyết trong tự nhiên. Do đó, KWF đang phát triển một phương pháp tự động để bảo vệ những con mèo lớn này, sử dụng công nghệ máy bay không người lái để theo dõi và bảo vệ chúng. Tại thời điểm này, công nghệ máy bay không người lái vẫn đang được phát triển để nó có thể đạt đến điểm mà các máy móc có thể hoạt động trong các điều kiện cần thiết để theo dõi báo tuyết, vào khoảng 20.000 đến 22.000 feet.
Khi công nghệ này khả dụng, KWF dự định sử dụng YOLOv5 trong các cảm biến và trên máy bay không người lái, sau đó sẽ được triển khai ở dãy Himalaya. Để theo dõi, các cảm biến và máy bay không người lái này có thể phát hiện dấu chân trong tuyết, thường bị gió thổi bay nhanh chóng. Thông tin theo thời gian thực này sau đó sẽ được chuyển tiếp đến các nhà sinh vật học và các nhà bảo tồn.
Hãy truy cập trang web của Kashmir World Foundation và xem cách bạn có thể giúp tạo ra sự khác biệt trong các nỗ lực bảo tồn của họ trên toàn thế giới.
.webp)