Les gardiens de la planète
Dans le centre-nord de la Colombie, la vallée du Magdalena Medio (VMM) abrite l’une des biodiversités les plus remarquables au monde.
S’étendant entre les Andes centrales et orientales, cette vallée est essentielle à la santé de notre planète. Mais la région, regorgeant de forêts, de zones humides et de plaines inondables, est confrontée à plusieurs défis. La déforestation et d’autres activités humaines menacent ses écosystèmes uniques, dont beaucoup n’existent nulle part ailleurs sur Terre. La Colombie est le deuxième pays le plus riche en biodiversité au monde, et la VMM compte plus de 630 espèces d’oiseaux, 120 espèces de reptiles, 120 espèces de poissons, 50 espèces d’amphibiens, 50 espèces de mammifères et 4 000 espèces de plantes vasculaires. C’est aussi une aire d’hivernage pour de nombreuses espèces d’oiseaux migrateurs d’Amérique du Nord.
Du sol de la forêt à la plus haute cime des arbres, les caméras et les microphones alimentés à l’énergie solaire utilisent l’IA pour surveiller et sauver les écosystèmes menacés.
Photo : Santiago Rosado
La réserve naturelle et la station de recherche d’El Silencio, situées dans la MMV en Colombie, servent de centre opérationnel à la Fundación Biodiversa Colombia, une organisation à but non lucratif dédiée à la préservation du patrimoine biologique et culturel de la Colombie. À la station de recherche, ou camp de base, une équipe de biologistes travaille à l’intérieur d’une imposante cabane en plein air composée de bois brut et d’écrans. Ils observent et surveillent constamment la faune de manière active et passive. Un groupe de gardes forestiers s’occupe de la surveillance active, qui comprend l’entretien et la surveillance de la réserve, et un réseau de petits caméras de suivi et de microphones assure la surveillance passive.
Le plus grand défi de la surveillance passive a été d’analyser les quantités massives de données collectées par les caméras et les microphones. Depuis 2010, les informations de la réserve naturelle d’El Silencio sont collectées tous les 40 jours à trois mois, ce qui représente des milliers d’heures d’enregistrements que des spécialistes doivent écouter pour identifier certaines espèces, et il est impossible de tout écouter. Et comme de nombreuses caméras et microphones se trouvent dans des endroits reculés, il n’est pas toujours possible de contrôler fréquemment leur bon fonctionnement, ce qui entraîne souvent la perte d’une quantité énorme de données. L’équipe n’a pas non plus été en mesure de voir la faune ou de l’écouter en temps réel. Si une plante pousse devant une caméra, si une batterie se décharge ou si un insecte se loge à l’intérieur d’un microphone, personne ne s’en rendra compte avant plusieurs mois.
« Nous avons tellement d’informations historiques que nous pourrions analyser pour en savoir plus sur cet écosystème. Nous faisons de notre mieux pour analyser les données dont nous disposons, mais cela prend beaucoup de temps. Cela demande également l’intervention d’experts pour identifier les sons et certaines espèces, ce qui est très compliqué », explique Fernando Arbeláez, directeur général de la Fundación Biodiversa Colombia.
Mais la situation a évolué, pour le mieux. Car la Fundación Biodiversa est devenue le premier pilote du projet SPARROW.
Préserver et protéger la biodiversité
Le projet SPARROW (Solar-Powered Acoustic and Remote Recording Observation Watch) est une solution informatique basée sur l’IA développée par AI for Good Lab de Microsoft, qui s’est engagé à préserver la biodiversité par l’observation. Imaginez l’émotion que l’on ressent à pouvoir observer la nature, dans les recoins les plus reculés de la planète, à travers un réseau de petites caméras et de microphones qui transmettent des informations en temps réel. Associés à l’IA, ces outils permettent de détecter en temps réel la faune et les menaces, pour des réponses plus rapides et plus éclairées en matière de préservation.
Au camp de base, l’équipe de la Fundación Biodiversa utilise le projet SPARROW pour collecter des données sur la biodiversité à partir de caméras de suivi, de moniteurs acoustiques et d’autres détecteurs environnementaux alimentés à l’énergie solaire et équipés de capteurs avancés. Ces données sont traitées à l’aide des modèles d’IA pour la faune sauvage les plus avancés de Microsoft, basés sur PyTorch et exécutés sur des GPU de périphérie à faible consommation d’énergie. Ensuite, les données sont transmises directement au cloud via des satellites en orbite terrestre basse, ce qui permet aux chercheurs d’accéder à des informations récentes et exploitables, où qu’ils se trouvent. Cette connectivité satellite est cruciale pour les chercheurs qui, sans quoi, auraient besoin de récupérer physiquement des données dans des endroits reculés.
L’aspect le plus intéressant du projet SPARROW est la possibilité d’accéder à toutes les informations en temps réel. Que je sois ici à la réserve ou chez moi à Bogota, ou n’importe où ailleurs, je peux observer ce qui se passe dans la réserve, ce qui est extrêmement utile.
Porter l’observation au niveau supérieur
« Ce qui me plaît dans mon travail, c’est que l’on m’emmène dans la canopée où je peux observer la Colombie sous un nouvel angle. J’aime le fait que nous fassions un travail qui est non seulement important sur le plan scientifique, mais aussi impactant. »
Susana Rodrigez-Buritica
Chercheuse, Humboldt Institute of Global Social Ecological Studies
Un superpouvoir scientifique
« Notre principale contrainte était que nous ne disposions que d’un temps limité pour analyser nos données. L’IA confère véritablement des superpouvoirs à nos scientifiques et leur permet de traiter d’énormes quantités de données et de consacrer plus de temps aux aspects les plus critiques de leur travail.
Pablo Arbelaez
Professeur associé au centre d’IA de l’université des Andes
Une innovation durable
« Le projet SPARROW est alimenté par énergie solaire et peut fonctionner sur le terrain sans avoir besoin de maintenance. Le plus innovant est le fait de pouvoir communiquer avec le cloud Azure via un satellite.
Juan Lavista Ferres
Scientifique des données en chef, AI for Good Lab de Microsoft
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Photo : Santiago Rosado
Photo : Santiago Rosado
Le projet SPARROW utilise également l’IA pour identifier les espèces grâce à la classification automatique, et continue de les identifier. Les animaux tels que les zèbres et les girafes ayant des motifs distincts, à l’instar des empreintes digitales, l’IA peut réidentifier les mêmes animaux, aidant ainsi les chercheurs à mesurer les taux de survie et les populations. Et, pour assurer la sécurité de ces animaux et de leurs habitats, le projet SPARROW est capable de détecter les menaces comme le début d’un feu de forêt, alertant les défenseurs de l’environnement d’un danger potentiel avant qu’il ne devienne incontrôlable.
La mesure est un aspect essentiel de ce travail, c’est-à-dire la compréhension de l’impact escompté des efforts et l’identification des améliorations nécessaires. Pour restaurer les habitats, sauvegarder les espèces menacées et assurer la santé à long terme de la biodiversité, il faut mesurer des informations précises sur l’environnement et les espèces qui l’habitent. Aujourd’hui, ces données sont disponibles plus rapidement que jamais.
Les chercheurs reçoivent chaque jour des données du projet SPARROW, ce qui change l’ensemble du pipeline d’informations.
Au lieu de consacrer un nombre incalculable d’heures à l’analyse et à l’organisation, les chercheurs ont confié cette tâche à l’IA, ce qui leur laisse plus de temps pour comprendre ce qui se passe dans la nature, que ce soit positif ou négatif. Les efforts visant à sauver et à protéger les espèces menacées comme le singe-araignée varié, la grenouille feuille et le hocco d’Albert sont amplifiés grâce à une combinaison de technologies de pointe et à un engagement communautaire profond.
La Fundación Biodiversa Colombia renforce également l’autonomie des communautés locales par le biais de programmes d’éducation, d’emploi et de développement durable, en veillant à ce que la préservation protège non seulement les espèces, mais préserve également le tissu culturel et écologique de la région.
Des yeux et des oreilles dans la forêt tropicale
Au sud-est du fleuve Magdalena s’étend la canopée brumeuse de la forêt amazonienne, un autre écosystème sud-américain en voie de disparition. Ici, les chercheurs de l’équipe du projet Guacamaya utilisent également des caméras de suivi et la bioacoustique pour surveiller la biodiversité luxuriante, mais ils ont rencontré bon nombre des mêmes problèmes que l’équipe de la Fundación Biodiversa Colombia.
De 2022 à 2023, l’Amazonie a perdu environ 3 millions d’hectares à cause de la déforestation, soit une moyenne de 10 000 acres par jour, selon le Monitoring of the Andean Amazon Project. L’imagerie satellite, les caméras de suivi et la bioacoustique permettent désormais de surveiller des millions d’espèces au sein de cet écosystème complexe pour aider à inverser et à prévenir les dommages.
Plus de 18 000 chercheurs et organisations spécialisés dans la faune sauvage du monde entier, y compris le projet Guacamaya, s’appuient sur de puissants modèles d’IA pour analyser les énormes quantités de données qu’ils collectent. Guacamaya est un projet AI for Good Lab de Microsoft, déployé en partenariat avec des organisations telles que l’Institut Humboldt et l’Institut SINCHI, dédié à la sauvegarde et à la protection de la forêt amazonienne. 10 % de l’Amazonie se trouve en Colombie, et les progrès de l’IA aident à lutter contre la déforestation, à améliorer le climat et à préserver cet environnement biologique luxuriant.
