لمعالجة مشكلة التعايش بين الإنسان والنمر، إليكم أول كاميرا ذكاء اصطناعي قادرة على التعرف على صور النمر وإرسالها

منذ بداية القرن العشرين،انخفض عدد النمور البرية في العالم بما يزيد عن 95%.تم إدراجه ضمن الأنواع المهددة بالانقراض من قبل الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN). وفي العقود الأخيرة، وبفضل الجهود المشتركة للعديد من البلدان والمنظمات، انتعشت أعداد النمور البرية في العالم، حيث ارتفعت من 3200 في عام 2010 إلى 4500 في عام 2022.

لكن،والحقيقة القاتمة الأخرى هي الارتفاع الحاد في أعداد السكان البشر بالقرب من محميات النمور.لقد أدى توسع الأنشطة البشرية في مواطن النمور إلى تفاقم الصيد الجائر والصراع بين البشر والنمور. لقد أصبحت كيفية ضمان استمرار نمو النمور، وهي من الأنواع المهددة بالانقراض على مستوى العالم، مع الحفاظ على سبل العيش البشرية بالقرب من موائل النمور قضية ملحة.

كشف باحثون من جامعة كليمسون عن نظام تنبيه بالكاميرات يعمل بالذكاء الاصطناعي، والذي يمكنه اكتشاف اقتراب شخص ما من هدف.وتستطيع خوارزميات الذكاء الاصطناعي التي تديرها اكتشاف النمور والصيادين غير الشرعيين وإرسال صور في الوقت الفعلي إلى مديري المحميات.

وبالمقارنة بتكنولوجيا كاميرات الفخاخ التقليدية، يتغلب هذا النظام على عيوب الأولى في الإنذارات الكاذبة وعدم القدرة على الاستجابة بسرعة، ومن المتوقع أن يخفف الصراعات بين البشر والحياة البرية ويعزز التقدم في الحفاظ على الحياة البرية.

المؤلف | برج

المحرر | سانيانغ، شيويه تساي

منذ أكثر من مائة عام، كان هناك حوالي مائة ألف نمر يعيشون في البرية.اليوم، يوجد أقل من 5000 نمر في البرية.

من بين النمور البرية الموجودة، حوالي 76% منها موزعة في جنوب آسيا، حيث يوجد في الهند حوالي 66% من إجمالي النمور البرية في العالم.إن عدد النمور البرية في أراضيها يقترب من العدد الإجمالي لجميع البلدان الأخرى التي تتواجد فيها النمور (الجدول 1).

أ. تقدير عدد النمور خارج محميات النمور المخصصة في الهند؛

ب. تشمل منطقة وسط الهند ولاية ماديا براديش، وتشاتيسجار، وماهاراشترا، وتيلانجانا

ملاحظة: تعد منطقة وسط الهند موطنًا لأكبر عدد من النمور في العالم، حيث يعتبر عدد النمور في منطقة كانها-بينش هو الأكبر في المنطقة. البيانات التي تم جمعها من عام 2014 إلى عام 2020

وتشير التقديرات إلى أن 351 مليوناً و300 ألف نمر من إجمالي أعداد النمور في الهند تعيش خارج محميات النمور المخصصة لها، وتعني حاجة هذا النوع إلى الانتشار أن هذا الاتجاه سيستمر في الارتفاع، مما يؤدي حتماً إلى إزعاج الموائل التي تعيش فيها النمور بشدة من قبل البشر.

تعافي أعداد النمور، وانتشار الأنواع، وزيادة الكثافة السكانية البشرية حول المناطق المحمية (الشكل 1أ)ويؤدي كلاهما إلى زيادة خطر الصيد الجائر والصراع بين الإنسان والنمر.

هناك عدة أشكال رئيسية للصراع بين الإنسان والنمر:إن الخسائر البشرية والنمور، بما في ذلك النمور التي تقتل الماشية وتهاجم البشر، فضلاً عن عمليات القتل الانتقامية للنمور من قبل السكان البشر، قد تؤدي إلى عكس اتجاه نمو النمور البرية وتهدد بشكل أكبر دعم السكان حول المناطق المحمية لحماية النمور البرية.

أ. بين عامي 2000 و2020، زاد عدد السكان حول محميات النمور في العالم بأكثر من 19.5 مليون شخص، حيث أثرت هذه الزيادات السكانية بشكل خاص على محميات النمور في شمال ووسط الهند وكمبوديا وسومطرة؛

ب. قام الباحثون في البداية بنشر نظام تنبيه الكاميرا TrailGuard AI في المقام الأول في الممر الغابي بين محمية Kanha Tiger Reserve ومحمية Pench Tiger Reserve في الهند، وكذلك في محمية Dudhwa في شمال الهند.

ونظرًا لاتساع مساحة موائل النمور والوجود المحدود لحراس الغابات،يوفر إشعارات البيانات في الوقت الفعلي لموظفي الحفاظ على البيئة،وسوف يساعد ذلك بشكل كبير في التعرف بسرعة على المشتبه بهم في الصيد الجائر قبل أو بعد وقوع الصيد الجائر أو الصراع، أو تقليل التأثير السلبي للصراع.

على مدى العشرين سنة الماضية،تشكل مصائد الكاميرات أداة مهمة لعلماء الأحياء والعاملين في مجال الموارد الطبيعية لحماية أنواع الحياة البرية.ويوفر قدرًا كبيرًا من المعلومات حول كثافة الأنواع وتوزيعها وتوقيتها، ويلعب دورًا بارزًا في مراقبة وتقدير أعداد النمور والقطط الأخرى.

ومع ذلك، فقد تعرضت الكاميرات التقليدية للعديد من المشاكل أثناء الاستخدام.وتشمل هذه المخاطر النتائج الإيجابية الخاطئة، والتكاليف المرتفعة لجمع البيانات ومعالجتها، والتعرض للسرقة.كل هذا من شأنه أن يقوض فعاليتها في الحفاظ على الحياة البرية.

وبالإضافة إلى ذلك، حتى يومنا هذا،لا تزال كاميرات المراقبة لا تتمتع بإمكانية إرسال الإشعارات في الوقت الفعلي.وهذا أمر بالغ الأهمية لمنع الصيد الجائر والصراع بين الإنسان والحياة البرية.

في 25 سبتمبر 2023، نشر باحثون من جامعة كليمسون ورقة بحثية في مجلة BioScience.تم تقديم نظام تنبيه الكاميرا بالذكاء الاصطناعي المسمى TrailGuard.يمكن للنظام التمييز بدقة بين النمور والأنواع الأخرى ونقل الصور ذات الصلة إلى الأجهزة الطرفية (الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر) لمديري المحمية في غضون دقيقة واحدة.

رابط الورقة:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7492

اتبع الحساب العام "HyperAI Super Neural" ورد بالكلمة الرئيسية "tiger" للحصول على ملف PDF الكامل للورقة البحثية

TrailGuard AI حجم صغير وسهل الإخفاء

بالمقارنة مع مصائد الكاميرا العامة،جزء الكاميرا في TrailGuard AI أصغر بكثير.النسخة المستخدمة في هذه الدراسة هي بحجم قلم كبير (138 ملم طولاً، 14 ملم عرضاً، 11 ملم عمقاً)، مع كاميرا متصلة بجهاز اتصالات بحجم مفكرة صغيرة.

عادةً ما يكون من الصعب إخفاء الكاميرات التقليدية على المسارات الصغيرة القريبة من الأرض، ولكن يمكن نشر TrailGuard AI المدمج على الأشجار جنبًا إلى جنب مع معدات الاتصال، أو يمكن إخفاؤه على بعد أمتار قليلة من المسار الأرضي.يتمتع بمستوى عال من الأمان والسرية.

اليسار: TrailGuard AI مقارنة بالربع

على اليمين: نظام TrailGuard AI متخفي بالقرب من أحد المسارات في محمية Dudhwa Tiger Reserve، وهو قادر على إرسال إشعارات متعددة في الوقت الفعلي عن الصيادين غير القانونيين دون أن يتم اكتشافه.

بالمقارنة مع الكاميرات التقليدية، تتمتع TrailGuard AI بالمزايا التالية:

► التصفية الذكية للأنواع غير المستهدفة والمحفزات الكاذبة،يتم إرسال جزء صغير فقط من الصورة الملتقطة بالكاميرا.

►  تحت نفس ظروف الشحن،يتم تحقيق توفير كبير في عمر البطارية بسبب:

1. تكلفة نقل الصورة أعلى بكثير من تكلفة تحميل وتشغيل الاستدلال على وحدة الذكاء الاصطناعي (يتم قياس هذه الخطوة بمئات المللي ثانية)، ويمكن أن يوفر التصفية المضمنة للذكاء الاصطناعي الكثير من تكاليف نقل الصورة؛

2. عندما لا يعمل TrailGuard AI، يفقد النظام بأكمله الطاقة.بفضل توصيل البطارية، يستطيع النظام نقل ما معدله حوالي 2300 صورة JPEG وملفات نصية في تمريرة واحدة، ويمكنه تسجيل حوالي 1500-2000 حدث خطأ غير منقول على بطاقة SD؛

►  تقليل الإشعارات الإيجابية الخاطئة وتحسين فعالية التنبيهات.تحتوي كاميرات المراقبة التقليدية على عدد كبير جدًا من الإنذارات الكاذبة، مما قد يؤدي في النهاية إلى دفع المستخدمين إلى تجاهل معلومات الإنذار بشكل معتاد. ومع ذلك، فإن إنذارات الكشف التي تمت تصفيتها بواسطة TrailGuard AI تسمح للموظفين بتحديد ما إذا كان هناك صيادون محتملون أو حيوانات برية والاستجابة بسرعة.

في هذه الدراسة،تم نشر TrailGuard AI في موقعين (الشكل 1ب):

* ممر غابات بين محميتي كانها وبينش في وسط الهند،الهدف هو إرسال الدفعة الأولى من صور النمر للتدريب التجريبي الذي يستهدف إدارات الغابات والسكان المحليين؛

* محمية دودوا في شمال الهند،الهدف هو فحص قدرة TrailGuard AI على تقديم إشعارات في الوقت الفعلي عندما يكون هناك صيادون محتملون ويقترب النمور من القرية.

نشر النظام ونتائجه ممر كانها-بينش

تحتوي محمية بينش للنمور في جنوب غرب الهند ومحمية كانها للنمور في شمال شرق الهند على أكثر من 300 نمر، وهو أكبر عدد من النمور في وسط الهند وأحد أكبرها في العالم.

يغطي ممر الحياة البرية كانها-بينش الذي يربط المنطقتين المحميتين مساحة تبلغ حوالي 3150 كيلومترًا مربعًا وهو ممر غابات يبلغ طوله حوالي 140 كيلومترًا (الشكل 1ب).

يشمل مسار هجرة النمر مئات القرى في الممر والمناطق المجاورة. يعيش أكثر من 2.7 مليون شخص في المنطقة العازلة التي يبلغ طولها 5 كيلومترات حول محمية كانها-بينش للنمور. النتيجة المترتبة على التقارب بين البشر والنمور هي أنيقتل النمور مئات من رؤوس الماشية كل عام، كما تواجه النمور أيضًا تهديدات من عمليات القتل الانتقامية من قبل القرويين والصيادين.

من منتصف مايو إلى منتصف يوليو 2022، قام الباحثون بنشر 12 نظام TrailGuard AI في وقت واحد في ممر Kanha-Pench على مدار 591 ليلة فخ.

عمل الباحثون مع حراس الغابات المحليين لتحديد مناطق نشاط النمر الأخيرة والتقاطع مع تغطية بيانات الهاتف المحمول. تم وضع جميع الذكاء الاصطناعي التابع لبرنامج TrailGuard ضمن دائرة نصف قطرها كيلومتر واحد حيث تحد الغابة المناطق الريفية، في المقام الأول على المسارات المؤدية إلى القرى.

في الدراسة،أرسلت جميع الذكاء الاصطناعي الـ12 من TrailGuard صورًا، واكتشف 8 منها النمر (الشكل 3). تمكنت تقنية TrailGuard AI من اكتشاف النمور بدقة كبيرة في 61 حدثًا محفزًا - وكانت قيمة الاحتمال المتوسطة لكاشف النمر الهامشي 0.9883.

يكتشف TrailGuard AI النمر خلال 30-42 ثانية.تم إخطار الباحثين وموظفي إدارة الغابات بوجود النمر، مما أدى إلى تنبيه الجميع إلى اكتشاف النمور في ثلاث نقاط TrailGuard AI على بعد 300 متر من القرية.

بالإضافة إلى ذلك، رصد الباحثون نمرًا في موقع صيد الماشية الأخير، حيث كان يبحث عن الطعام ثم يقوم بنقل جثث الماشية.

أثناء النشر، بالإضافة إلى النمور،وتلقى الموظفون المسؤولون أيضًا إخطارًا سريعًا عن الأنواع الأخرى التي قد تكون عرضة للصراع مع البشر.بما في ذلك الفهود ودببة الكسلان والخنازير البرية، أبلغت إدارة الغابات زعماء القرية على الفور عبر الرسائل النصية.

نشر النظام ونتائجه في منطقة دودوا المحمية

محمية دودهوا للنمور هي مجموعة من المناطق المحمية تغطي حوالي 1310 كيلومتر مربع، وهي موطن لحوالي 107 نمر، إلى جانب الأنواع الأخرى بما في ذلك وحيد القرن الهندي المهدد بالانقراض والفيل الآسيوي. إن الكثافة البشرية العالية حول دودهوا تجعل خطر الصيد الجائر مثيرا للقلق بشكل خاص بالنسبة للنمور وأعداد فرائسها العالية.

لمدة 705 أيام تقريبًا من أوائل سبتمبر إلى منتصف ديسمبر 2022، قام الباحثون بنشر سبعة أنظمة تنبيه TrailGuard AI في محمية Dudhwa Tiger Reserve.

أثناء الدراسة،نجحت جميع الأجهزة السبعة في إرسال صور في الوقت الفعلي، والتقطت ثلاثة منها صورًا للنمر.يتلقى موظفو الغابات والباحثون معلومات عن اكتشاف النمور كل يوم من منطقتي نشر المشروع التجريبي.

ومن بينهم، تمكنت نقطة تفتيش في محمية كيشانبور للحياة البرية من القبض على نفس المجموعة من الصيادين الذين كانوا يحملون أسلحة وسكاكين في تاريخين. وعندما ظهر الصيادون للمرة الثانية، وجدوا جثة يشتبه في أنها تعرضت للصيد غير المشروع (الشكل 5).

بعد ثلاثة أيام من رصد نظام TrailGuard AI للنمر، ظهر الصيادون مرة أخرى في نفس الموقع.ويظهر هذا أن التهديد الذي تشكله الصيد الجائر على أنواع الحياة البرية المهددة بالانقراض واضح.وبناء على هذه الصور المنقولة، تتمكن السلطات من تحديد العصابات الإجرامية بسرعة وبدء التحقيقات.

على مدى عقود من الزمن، كان علماء الحيوان وعلماء الأحياء البرية يتوقون إلى نظام تنبيه الكاميرات الذكية.قادرة على اكتشاف أنشطة النمور والأنواع المهددة بالانقراض الأخرى وتقديم تنبيهات في الوقت المناسب،يشير TrailGuard AI إلى حد ما إلى أن هذا الحلم أصبح حقيقة

يتغلب تطبيق TrailGuard AI المزود بإشعارات في الوقت الفعلي على عيوب مصائد الكاميرات التقليدية مثل الإنذارات الكاذبة وعدم القدرة على الاستجابة بسرعة.نقل حماية الحياة البرية من الاستخدام السلبي السابق لبيانات الكاميرات إلى مستوى الإنذار المبكر والاستجابة النشطة.

وفي المناطق المحمية ذات النظم البيئية المعقدة، لا يمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعد في حماية القرويين من هجمات الحيوانات المفترسة مثل النمور فحسب، بل يمكنها أيضًا منع تعرض الحيوانات المفترسة للأذى من قبل الصيادين غير الشرعيين. كما أنها توفر مرجعًا جيدًا للمناطق المحمية الأخرى للتعامل مع العلاقة بين البشر والحياة البرية.

أيضًا،ويفكر الباحثون في توسيع نطاق تطبيق TrailGuard AI.إنهم يركزون أنظارهم على مجموعات أكبر من الحيوانات، مثل الفيلة:

"تتجول الأفيال دائمًا خارج المستوطنات البشرية، فتدمر المحاصيل، وتسبب الفوضى في القرى، بل وحتى تتسبب في حوادث قطارات، مما يؤدي إلى مقتل العشرات من الأشخاص كل عام.يعد TrailGuard AI بمنع حدوث ذلك."

روابط مرجعية:

[1]https://phys.org/news/2023-10-ai-tiger-tiny-camera-predatorand.html

[2]https://phys.org/news/2023-09-reveal-ai-based-camera-coexistence-tigers.html