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Comment l'intelligence artificielle permet de mieux recenser les mammifères marins protégés en Alaska

Une équipe de chercheurs de l'Agence américaine d'observation océanique et atmosphérique lance un programme pour recenser la population de phoques, d'ours polaires et de bélugas en Alaska, qui sont des espèces menacées. Elle s'appuiera pour ce faire sur un dispositif de vision par ordinateur. Auparavant les scientifiques perdaient une grande partie de leur temps à détecter manuellement les groupes de mammifères marins sur des photographies aériennes.
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Comment l'intelligence artificielle permet de mieux recenser les mammifères marins protégés en Alaska
Comment l'intelligence artificielle permet de mieux recenser les mammifères marins protégés en Alaska © Unsplash/Keith Luke

L'arrivée du printemps le 20 mars 2020 a sifflé le coup d'envoi d'un programme de recherche mené par l'Agence américaine d'observation océanique et atmosphérique (NOAA). Spécialisés dans la sauvegarde de la faune, la chercheuse Erin Moreland et son équipe ont pour objectif de quantifier la population de phoques, d'ours polaires et de bélugas vivant dans la mer de Beaufort, au nord de l'Alaska, dont certains sont en voie de disparition. Pour ce faire, ils vont survoler la zone avec un avion équipé de caméras et utiliser les technologies d'intelligence artificielle pour analyser le contenu filmé.

Un algorithme développé par Microsoft
La partie technique du dispositif a été élaboré avec l'aide d'une équipe d'ingénieurs de Microsoft, dans le cadre du programme AI for Earth de l'entreprise américaine. Lors d'un hackathon, Erin Moreland avait exposé sa problématique : pour comprendre le fonctionnement des mammifères marins, il faut examiner puis classer des milliers de photographies aériennes et d'enregistrements audio. C'est une tâche indispensable, mais elle est longue et fastidieuse. D'où l'idée de confier cette étape à un système automatisé.

Les ingénieurs de Microsoft se sont basés sur les données précédemment récoltées pour entraîner le réseau de neurones à reconnaître quelles photographies et quels enregistrements contiennent des mammifères et lesquels n’en contenaient pas. "L'un des défis était l’ampleur de la tâche : il y avait 20 téraoctets d’images de glace à analyser", précise Dan Morris, chercheur et directeur d'AI for Earth.

"Nous avons transféré quotidiennement des disques durs entre Seattle et notre siège de Redmond pour y parvenir. Mais le cloud permet de travailler avec toutes ces données et de former des modèles. C’est grâce à Azure que nous avons pu réaliser ce travail." Au bout du compte, le modèle développé par Microsoft permet de reconnaître individuellement chaque animal dans des situations où l'œil humain ne suffit pas.

Un manque de données actualisées

Pour lutter contre la disparition des mammifères marins, la NOAA cherche à atténuer les conséquences des activités humaines sur la vie de ces animaux, mais elle souffre d'un manque de données actualisées. Par exemple, les bélugas du golfe de Cook, au centre-sud de l'Alaska, étaient 279 lors d'un relevé en 2018 contre un millier il y a une trentaine d'années.

L'une des premières études menées sur les phoques des glaces par ce laboratoire remonte à 2007. A cette occasion, les scientifiques avaient collecté 90 000 images et passé plusieurs mois à les numériser. Mais ils n'ont trouvé au final que 200 phoques, car le procédé était beaucoup trop imprécis. En effet, les phoques de glace vivent en grande partie des vies solitaires, ce qui les rend plus difficiles à repérer que les animaux qui vivent en groupe. Les clichés sont également compliqués à réaliser : l’avion doit voler assez haut pour ne pas effrayer les phoques et assez bas pour obtenir des photos haute résolution qui permettent aux scientifiques de différencier un phoque annelé d’un phoque tacheté, par exemple.

Une amélioration des procédés

Les relevés ultérieurs se sont améliorés en associant des caméras thermiques et couleur qui permettent de voler plus haut et d’être plus silencieux, et en utilisant des avions avec une plus grande portée pour étudier de plus larges zones. Pour autant, les interférences thermiques liées aux saletés ou aux réflexions de la lumière sur la glace compliquaient toujours la tâche. Le nouveau procédé utilisé va donc clairement faciliter l'étude des mammifères. Il faudra tout de même attendre quelques temps pour avoir les premiers résultats et engager des actions publiques pour sauvegarder ces animaux.

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