9 août 2021
Mieux protéger la mégafaune marine grâce aux réseaux sociaux et à l’intelligence artificielle
Deux outils numériques au service de la biodiversité
Des scientifiques de trois unités mixtes de recherche (MARBEC, ENTROPIE et LIRMM) viennent de publier une étude exploitant les dernières avancées technologiques pour recenser des espèces charismatiques de la mégafaune marine de Nouvelle-Calédonie : dugongs, tortues et requins. Ces travaux, intitulés « Exploiter les réseaux sociaux et l’apprentissage profond pour détecter la mégafaune rare à partir de suivis vidéo » sont publiés dans la revue internationale Conservation Biology. Ils sont en partie issus du projet de recherche Pelagic financé par la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) au sein de son Centre de synthèse et d’analyse sur la biodiversité (Cesab). Ils s’appuient sur la collecte de vidéos aériennes financée par les Explorations de Monaco.
L’essor de l’intelligence artificielle
Depuis plusieurs années, l’apprentissage profond ou deep learning se développe dans de multiples domaines. Cette forme d’intelligence artificielle appliquée à la reconnaissance de formes est devenue un outil essentiel pour le suivi à distance automatisé des populations animales à l’aide de photographies, de vidéos ou même de sons.
La performance et la précision des algorithmes de reconnaissance d’espèces sont dépendantes de leur capacité d’apprentissage, c’est-à-dire du nombre et de la variété des images avec lesquelles les chercheurs sont capables de les alimenter. Pour les espèces rares et menacées, des programmes de suivis aériens par vidéo s’avèrent très utiles au recensement sur terre, comme c’est le cas pour les éléphants, et sont depuis peu étendus au domaine marin et à sa mégafaune de surface, essentiellement des mammifères.
Ci-dessous, un groupe de dugongs repérés lors d’une reconnaissance aérienne.
Photos et vidéos alimentent la base de données.
La problématique du milieu marin
Comment utiliser le deep learning pour les espèces rares des milieux marins telles que le dugong, ou furtives comme les requins, pour lesquelles peu d’images sont disponibles ? En Nouvelle-Calédonie, les recherches se concentrent actuellement sur le dugong, les requins et les tortues marines, car ils font l’objet de plans d’action et de sauvegarde spécifiques, à l’interface entre les enjeux politiques, sociétaux, économiques ou environnementaux.
L’acquisition de très grandes quantités d’images destinées à rendre plus performants des algorithmes de reconnaissance automatisée est donc un défi majeur pour ces espèces, dont les suivis aériens restent à ce jour limités et ne fournissent qu’un nombre restreint d’observations.
Embarquez pour un vol de reconnaissance !
Compilation d’images de survols aériens sur les côtes néo-calédoniennes montrant quelques espèces de la mégafaune. Ces images sont tournées à bord d’hydravions. Bon vol !
L'apport des réseaux sociaux
L’originalité de la démarche présentée dans cette étude est de démontrer le potentiel des vidéos disponibles sur les réseaux sociaux, en complément des suivis vidéos aériens, pour optimiser et entraîner les modèles de deep learning à détecter la mégafaune marine.
Les espèces rares ou menacées de la mégafaune marine suscitent en effet une activité abondante du grand public sur les réseaux sociaux. Cette production spontanée d’images et de vidéos est favorisée par le développement conjoint de l’écotourisme, des appareils numériques peu coûteux comme les caméras GoPro ou les drones et de l’Internet haut débit.
Une base de données sans précédent
Dans cette étude appliquée au dugong de Nouvelle-Calédonie, l’exploitation de ces ressources a permis de constituer une base de données sans précédent. En effet, plus d’un millier d’images en provenance de six régions du monde couvrant l’aire de répartition du dugong ont pu être récoltées sur la toile. Ces images issues des réseaux sociaux ont une valeur limitée pour le suivi in situ, faute d’informations de géolocalisation précises, mais leur intérêt majeur est de contribuer à la constitution d’une base de données enrichie et solide pour l’optimisation des modèles d’apprentissage profond et la détection automatisée des dugongs.
Une nouvelle méthode performante et un espoir pour la conservation
Cette méthode a permis de traiter les suivis aériens de dugongs rapidement et avec précision. En effet, 80% des individus présents sur les images sont détectés automatiquement avec succès. Elle offre un nouveau moyen performant pour compter et cartographier les dugongs ainsi que d’autres espèces marines charismatiques dans le but de mieux les protéger. En combinant technologies numériques et données massives issues des réseaux sociaux, elle s’inscrit dans le cadre plus large de l’iEcologie : l’étude des processus écologiques à l’aide de données en ligne générées à d’autres fins et stockées numériquement. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour le suivi à large échelle spatiale des vastes écosystèmes marins.
Organismes de recherche et partenaires de cette publication
29 juin 2021
Dispositif Explorateur et citoyen des mers : c’est reparti !
Appel à projets en ligne pour l’année scolaire 2021-2022
Lancé en 2017 et destiné aux classes de collège et lycée, le dispositif « Explorateur et citoyen des mers » est porté et soutenu par la Délégation Académique à l’éducation Artistique et Culturelle (DAAC) de l’Académie de Nice. Il est construit et mis en œuvre en partenariat avec le Musée océanographique de Monaco et les Explorations de Monaco.
L’appel à projet pour l’année scolaire 2021-2022 est en ligne. Il est consultable et téléchargeable sur les sites respectifs des trois partenaires.
Une approche scientifique, culturelle et citoyenne
Ce dispositif académique et transfrontalier structurant propose une approche scientifique, culturelle et citoyenne des campagnes d’exploration coordonnées, organisées ou soutenues par la Principauté de Monaco. Les projets pédagogiques développés par les enseignants et leurs élèves s’inscrivent dans les objectifs conjoints des partenaires :
- Ouverture culturelle et scientifique (méthodologie et démarche scientifique, histoire des sciences, écrit scientifique, récit, carnet d’exploration, mesures, instrumentation, exploitation de données, métiers, rencontres de professionnels…),
- Exploration des océans, écocitoyenneté, approche des sciences de la durabilité, dimension internationale de la recherche,
- Compréhension des enjeux environnementaux, politiques, éducatifs d’une campagne d’exploration scientifique sur une ou (deux) année(s) scolaire(s) et mise en écho avec les campagnes historiques et actuelles.
Les temps forts du dispositif
300 élèves reçus au Musée pour des ateliers éducatifs
L’étude des sons de mammifères marins à travers la mission Sphyrna, la biodiversité marine en Méditerranée et la plongée comme technique d’exploration à travers la mission Gombessa 5, ou encore la sauvegarde des tortues marines et des récifs coralliens ont fait partie des sujets et thématiques étudiées au cours de l’année scolaire 2020-2021. Dans le cadre du dispositif, 300 élèves ont participé aux ateliers proposés par le Service Animations du Musée océanographique de Monaco : Les… sons des mammifères marins de Méditerranée, SOS Tortues, Espèces protégées de Méditerranée ou encore Coraux : constructeurs de biodiversité.
Le 18 mars 2021, le professeur Hervé Glotin (CNRD LIS DYNI, université de Toulon) directeur scientifique de la mission Sphyrna Odyssey, a rencontré deux classes de 5ème et de 3ème du collège Jean Rostand de Nice et leur a présenté les premiers résultats scientifiques de la mission. Cette première expérience s’est révélée très enrichissante et en appelle d’autres pour 2021-2022. Elle démontre tout l’intérêt et l’importance de l’échange et du dialogue, une opportunité pour les élèves de se projeter, de découvrir l’univers souvent méconnu des métiers de la recherche et pour les scientifiques de transmettre leur savoir et leur passion.
Intervention du Professeur Hervé Glotin au collège Jean Rostand de Nice. 18 mars 2021.
Des projets de qualité menés à bien en 2020-2021
L’année scolaire 2020-2021, particulière en raison des conditions sanitaires liées à la COVID-19, a cependant permis à 6 des 11 établissements de l’Académie de Nice inscrits en début d’année de mener à bien leur projet éducatif et pédagogique. Les travaux d’élèves réalisés démontrent la qualité et la pertinence des processus pédagogiques mis en œuvre par les enseignants des collèges participants : collège Jean Rostand de Nice, collège César de Roquefort-les-Pins, collège Léotard de Fréjus, collège Henri Matisse de St-Maximin la Sainte-Beaume, collège du Moulin Blanc de Saint-Tropez, Institution Sainte-Marie de La Seyne-sur-Mer.