Des appareils alimentés par l'IA suivent les hurlements pour sauver les loups
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Un nouvel appareil de la taille d’un téléphone portable, qui peut être déployé dans de vastes zones reculées, utilise l’IA pour identifier et géolocaliser la faune afin d’aider les défenseurs de l’environnement à suivre les espèces en voie de disparition, notamment les loups autour du parc national de Yellowstone.
Les appareils alimentés par batterie, baptisés GrizCams, ont été conçus par une petite start-up du Montana, Grizzly Systems. En collaboration avec des biologistes, ils déploient une constellation d'appareils dans l'écosystème du Grand Yellowstone pour enregistrer l'audio et la vidéo du moment et du lieu où les loups ou les meutes de loups hurlent.
Une fois entièrement déployées, les données peuvent aider les scientifiques et les défenseurs de l’environnement à mieux comprendre le comportement des loups et à créer de nouvelles stratégies pour dissuader les loups d’attaquer le bétail.
Les défenseurs de l'environnement récupèrent les données audio des cartes SD sur des enregistreurs distants tous les deux ou trois mois. Ces données sont alimentées et analysées par des modèles d'IA formés à l'aide de téraoctets de données de hurlements de loups. Le modèle, un réseau neuronal convolutionnel, convertit l'audio en un spectrogramme, qui analyse les données, identifie différents aspects du hurlement d'un loup et géolocalise l'origine des sons.
Grizzly Systems a formé le modèle à l'aide de GPU NVIDIA A100 Tensor Core dans le cloud Azure et du framework PyTorch exécutant les bibliothèques NVIDIA CUDA-X . Pour l'inférence, ils utilisent NVIDIA Triton Inference Server et ONNX Runtime pour l'optimisation du modèle, avec une NVIDIA RTX 4090 pour le stockage sur site des données sensibles et l'inférence locale.
Vidéo 1. Une meute de loups enregistrée en 2023 dans le parc national de Yellowstone vocalise en chœur et de manière asynchrone
Jeff Reed, Ph. D., PDG de Grizzly Systems, a expliqué comment le système surveille de vastes étendues de terre 24 heures sur 24, tous les jours de l'année. Ces appareils peuvent aider les gestionnaires de la faune sauvage, qui manquent constamment de ressources, et les agences étatiques et fédérales à surveiller les terres qui manquent souvent de personnel.
Le modèle d'IA est capable d'identifier les différentes tonalités et intonations des vocalisations des loups, qui peuvent être entendues à plus de six kilomètres de leur point d'origine. Savoir où se déplace une meute en suivant ses hurlements peut aider les défenseurs de l'environnement à identifier les limites territoriales d'un loup.
Bien que le modèle ne puisse pas encore identifier les loups individuellement à partir de leurs hurlements, Reed a déclaré que les futures itérations de la technologie auront cette capacité.
Un flux de travail montrant des images d'animaux, représentant les données collectées par GrizCam, et, à côté de ces images, un croquis représentant la manière dont le matériel et le logiciel GrizCam traitent ces données et les partagent avec des LLM basés sur le cloud pour analyse.
Figure 1. GrizCam collecte des sons ou des vidéos, parcourt une fine couche de modèle sur l'appareil et analyse les données sur un LLM basé sur le cloud
Aujourd’hui, les GrizCams font partie d’un effort de conservation plus vaste visant à équilibrer les intérêts concurrents sur le territoire.
Il s’agit notamment de la petite mais croissante population de loups du Montana, qui a besoin de proies sauvages pour se nourrir ; de l’économie de l’écotourisme de Yellowstone, qui pèse des milliards de dollars et repose sur des populations d’animaux sauvages en bonne santé ; et des éleveurs qui doivent protéger leur bétail et dont les terres offrent un habitat essentiel à la faune.
« Les loups, les grizzlis et les wapitis peuvent être un véritable casse-tête pour un éleveur, car ils peuvent tuer son bétail ou démolir ses clôtures », explique Jeff Reed, qui, avant de fonder Grizzly Systems il y a trois ans, a passé sa carrière à travailler dans le secteur des technologies. « D’un autre côté, ces ranchs fournissent également un habitat essentiel à la faune sur les terres privées autour de Yellowstone.
« Si nos appareils peuvent détecter un loup solitaire qui traverse un ranch parce que nous avons une IA dessus, alors nous pouvons reproduire le son des aboiements des chiens de garde, ou un coup de feu, ou une grande meute de loups territoriaux, ce qui peut « encourager » ce loup à quitter cette zone. Mais cela nécessite une vigilance tout au long de la journée et de la nuit – et personne ne reste dehors 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 – et c’est là que l’IA entre en jeu. »
L’IA aide également les défenseurs de l’environnement en rationalisant le processus de collecte de données.
Les enregistreurs à distance, qui peuvent également être déployés avec des fonctions vidéo, exécutent une IA à couche très fine sur l'appareil, qui élimine la plupart des mouvements qui déclencheraient autrement des enregistrements faussement positifs. Les enregistreurs peuvent ignorer le bruissement du vent dans l'herbe ou les arbres, ou la lumière vive reflétée par la neige, deux stimuli courants qui déclenchent des enregistrements faussement positifs sur les appareils distants.
Par conséquent, les batteries de la GrizCam durent plus longtemps et nécessitent moins d’entretien de la part des gestionnaires de la faune et des propriétaires fonciers.
L’IA est également utile aux défenseurs de l’environnement car elle passe rapidement au crible des téraoctets de données enregistrées pour identifier et signaler rapidement les signatures audio ou visuelles pertinentes.
Bien que l’IA embarquée sur l’appareil réduise les enregistrements indésirables, elle enregistre néanmoins les sons et les images de l’activité biologique, notamment les oiseaux, les élans ou les ours se déplaçant sur le terrain et faisant du bruit.
« Ces enregistreurs acoustiques collectent des données avec l'IA. Ils enregistrent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, tous les jours pendant un an sur une cinquantaine d'enregistreurs », précise Jeff Reed. « Grâce à l'IA, nous pouvons analyser les données, les analyser et identifier les loups ou d'autres espèces en voie de disparition s'ils sont présents, puis travailler avec les défenseurs de l'environnement pour dire : "OK, nous devons protéger cette zone et y faire des efforts de conservation supplémentaires". »
Grizzly Systems prévoit de poursuivre son étroite collaboration avec les défenseurs de l'environnement. L'entreprise prévoit également que ses appareils robustes de pointe seront utiles dans de nombreux cas d'utilisation industrielle, notamment la surveillance à distance.
Reed souligne que 97 % de la surface de la Terre n'a pas accès à une prise électrique. Un enregistreur robuste peut surveiller les plateformes pétrolières et gazières, ainsi que les transformateurs électriques isolés, qui, dans les zones très rurales, peuvent attirer des vandales qui les mettent hors tension.
« L’intelligence artificielle est un excellent exemple de la façon dont nous pouvons surveiller les activités illégales qui nous portent préjudice à tous, si nous y parvenons, avec une autonomie de batterie et une robustesse accrue », a déclaré Reed. « Le braconnage, le trafic illégal d’espèces sauvages, l’exploitation forestière ou minière illégale en Amazonie – ce sont des activités qui finissent par nuire à la grande majorité des gens et à la planète – et que la technologie peut aider à prévenir. »
https://developer.nvidia.com/blog/ai-powered-devices-track-howls-to-save-wolves/