Y a-t-il un travail que l’IA ne peut pas faire mieux ? Vous pouvez désormais compter parmi eux les « compteurs de lamantins ».
L’intelligence artificielle pourrait être essentielle pour obtenir un décompte des lamantins en temps réel plus précis et plus abordable, selon une étude pionnière publiée récemment dans Rapports scientifiques. Et le dénombrement des vaches marines par l’IA aiderait les biologistes à réagir plus rapidement aux menaces qui pèsent sur l’espèce, suggère l’étude.
L’étude de la Florida Atlantic University aborde certains des défis techniques liés au comptage manuel des lamantins et dans des environnements extérieurs complexes, où les ondulations, l’éblouissement, le chevauchement des lamantins et les préjugés des observateurs peuvent jouer des tours aux yeux du compteur.
Les chercheurs de la FAU ont donc utilisé ce qu’on appelle « l’apprentissage profond » pour apprendre à un ordinateur à reconnaître la forme elliptique unique du lamantin dans les images des caméras de surveillance du parc.
La plupart des méthodes de comptage de l’IA existantes sont appliquées aux foules humaines à des fins d’urbanisme, de sécurité publique et pour des applications telles que le comptage du bétail et des rendements agricoles. Les chercheurs de la FAU ont été parmi les premiers à utiliser une approche de comptage des foules basée sur l’apprentissage profond de l’IA pour compter automatiquement les lamantins dans une région désignée.
“Cette approche vous permet de vraiment mieux comprendre”, a déclaré Xingquan (Hill) Zhu, auteur principal de l’article et professeur au département de génie électrique et d’informatique de la FAU. “Jusqu’à présent, nous disposons de ressources très limitées pour les surveiller (les lamantins)… Nous n’avons pas beaucoup d’argent pour tous les contrôler.”
Les défis du comptage des lamantins
Le décompte annuel des lamantins de Floride a plus que doublé le nombre de vaches de mer trouvées au cours des 20 dernières années, atteignant un record de 6 620 repérés en 2017. Deux ans plus tard, les compteurs à l’échelle de l’État ont repéré 5 733 lamantins, selon les données du Florida Fish and Wildlife. Commission de conservation, qui gère les décomptes annuels.
Mais le temps chaud, qui rend les lamantins trop dispersés pour être comptés, puis le COVID-19, ont contrecarré le décompte annuel des lamantins ces dernières années.
Les biologistes affirment que des estimations précises du nombre de lamantins aident à concentrer les efforts visant à les protéger et à équilibrer les ressources entre la gestion des autres espèces. Et une image plus claire de ce qui se passe avec la population de lamantins est de plus en plus importante ces dernières années, disent-ils, car les animaux meurent en nombre record.
Malgré des décomptes plus sains ces dernières années, un nombre record de 1 100 lamantins sont morts en 2021, la plupart de faim due à la mortalité des herbiers marins dans le lagon d’Indian River. Que cela soit dû au plus grand nombre de lamantins, en général, ou à d’autres raisons, est en partie obscurci par la difficulté de compter les lamantins à la main.
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Selon la loi de l’État, la Floride doit compter les lamantins chaque année, depuis la terre et les avions, lorsque les conditions le permettent. Lorsqu’aucun jour d’hiver n’est propice au décompte, ils sautent le décompte de cette année-là.
Lorsqu’un décompte a lieu, plus d’une douzaine d’observateurs se déploient dans tout l’État pour compter les lamantins rassemblés dans les zones de rejet d’eau chaude des centrales électriques, des sources naturelles et d’autres endroits que les lamantins sont connus pour fréquenter. Dans le passé, les relevés aériens ont coûté des dizaines de milliers de dollars pour affréter des avions pour survoler ces zones dans le cadre du décompte.
Mais les lamantins se rassemblent, ce qui rend plus difficile pour les observateurs qui les comptent depuis la surface de voir les plus petites vaches marines. Les reflets sur l’eau peuvent également masquer le nombre réel de lamantins ou amener les compteurs à confondre les lamantins avec d’autres objets tels que des branches ou des rochers.
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Les relevés aériens prennent également beaucoup de temps et leur précision dépend de facteurs tels que le biais de l’observateur, les conditions météorologiques et l’heure de la journée. Les ondulations provoquées par le vent à la surface de l’eau peuvent rendre presque impossible le dénombrement des lamantins.
Comment l’IA a aidé à compter les lamantins
Les chercheurs de la FAU ont utilisé des images capturées à partir de caméras de vidéosurveillance facilement disponibles pour représenter au mieux le contour du lamantin et estimer la densité des lamantins dans une scène. Ils ont exploité des images de vidéos de surveillance de l’organisation à but non lucratif Save the Manatee Club dans plusieurs parcs d’État pour déterminer les densités de lamantins et calculer leur nombre.
En informatique, le « deep learning » imite le fonctionnement du cerveau humain, en utilisant ce que l’on appelle les « réseaux de neurones » pour renforcer certains modèles, de la même manière que les neurones forment des connexions plus fortes dans le cerveau lorsque les humains apprennent. Considérez-le comme une carte mentale qui gagne en clarté à mesure que des détails sont ajoutés.
“Notre méthode a pris en compte les distorsions causées par la perspective entre l’espace aquatique et le plan image”, a expliqué Zhu.
Parce que la forme d’un lamantin est plus proche d’une ellipse que d’un cercle, FAU a utilisé une technique appelée noyau gaussien anisotrope (AGK) pour « apprendre » à l’ordinateur comment reconnaître la forme unique d’un lamantin, afin de réduire les erreurs de chevauchement courantes dans d’autres méthodes d’estimation des lamantins. .
Ils ont constaté que leur méthode surpassait les autres méthodes de base de comptage des lamantins.
Les parcs d’État pourraient utiliser cette méthode pour compter le nombre de lamantins dans différentes zones en temps réel, en utilisant leurs caméras de surveillance existantes, ont indiqué les chercheurs.
On ne sait pas encore avec certitude quelle utilisation les biologistes de la faune de l’État pourraient faire de la méthode FAU dans les futurs décomptes de lamantins.
“Nous ne les avons pas encore contactés”, a déclaré Zhu, ajoutant que la prochaine étape consiste à continuer d’améliorer la précision des décomptes de l’IA. “Nous essayons simplement de continuer et de voir jusqu’où nous pouvons aller.”
L’étude a été parrainée par la National Science Foundation des États-Unis.
2024-01-11 13:27:22
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