Wildbook: IA para desarrollar nuevos conocimientos y ayudar a combatir la extinción

//Wildbook: IA para desarrollar nuevos conocimientos y ayudar a combatir la extinción

Wildbook combina la investigación estructurada de la vida silvestre con la inteligencia artificial, la ciencia ciudadana y la visión por computadora para acelerar el análisis de la población y desarrollar nuevos conocimientos para ayudar a combatir la extinción. Aquí está nuestra visión en un minuto

Por qué Wildbook?

Según un estudio de julio de 2017 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, se está llevando a cabo una “sexta extinción masiva”, una tendencia señalada por la pérdida generalizada de vertebrados que “tendrá consecuencias negativas en cascada sobre el funcionamiento de los ecosistemas y los servicios vitales para sostener la civilización”. Este meta-estudio se basa en múltiples análisis independientes y representa una creciente conciencia en la comunidad de investigación de la vida silvestre de que se necesitan evaluaciones, respuestas y revisiones más rápidas para comprender y contrarrestar esta disminución.

Desafortunadamente, los esfuerzos de investigación de la vida silvestre con frecuencia son insuficientes y a pequeña escala. La recopilación y manejo de datos de vida silvestre sigue siendo un ejercicio en gran medida ad hoc y académico que se enfoca en mover pequeños conjuntos de datos (a menudo en Excel y Access) a estudios de población locales y personalizados para análisis “únicos” sin curación de datos a largo plazo o colaboración Fronteras y regiones. Llegar a una masa crítica de datos para análisis de población puede llevar años (especialmente para especies raras o en peligro de extinción). Los largos periodos de observación requeridos y el procesamiento manual de datos (por ejemplo, las fotos coincidentes “a ojo”) pueden crear retrasos de varios años entre la inicialización del estudio y los resultados científicos, así como crear conclusiones demasiado generales o lentas para una acción de conservación eficaz y optimizable. Esto limita el alcance, la escala, la repetibilidad, la continuidad y el retorno de la inversión de los estudios, ya que se enfrentan a los límites de sus herramientas locales y capacidades de TI.

Los investigadores de vida silvestre carecen de una plataforma común pero personalizable para la colaboración y, a menudo, no tienen la experiencia técnica o el presupuesto para aprovechar las herramientas informáticas avanzadas (por ejemplo, visión artificial, inteligencia artificial). Estas herramientas permiten que los proyectos obtengan, curen y analicen “Big Data”, como el potencial de los científicos ciudadanos para recopilar y aportar grandes volúmenes de datos de vida silvestre a través del turismo y el voluntariado.

Gestión de datos en la nube

Wildbook® es un marco de software de código abierto para respaldar los estudios colaborativos de recuperación de marcas, ecología molecular y ecología social, especialmente cuando la ciencia ciudadana y la inteligencia artificial pueden ayudar a ampliar los proyectos. Es desarrollado por la organización sin fines de lucro Wild Me (PI Jason Holmberg) y socios de investigación en la Universidad de Illinois-Chicago (PI Tanya Berger-Wolf), el Instituto Politécnico Rensselaer (PI Charles V. Stewart) y la Universidad de Princeton (PI Daniel). Rubenstein).

Wildbook proporciona una base técnica (base de datos, API, visión artificial, etc.) para proyectos de investigación de vida silvestre que son:

  •  rastrear animales individuales en una población de vida silvestre utilizando marcas naturales, identificadores genéticos o vocalizaciones.
  • recolectar muestras biológicas de una población de vida silvestre y realizar análisis genéticos y / o químicos (por ejemplo, mediciones de isótopos estables, determinación de haplotipos, etc.)
  •  involucrar a científicos ciudadanos y / o usar las redes sociales para recopilar información sobre avistamientos.
  • construir una red de investigación colaborativa y distribuida para una especie migratoria y / o global.
  • desarrollar una nueva solución de biometría animal (por ejemplo, coincidencia de patrones de fotos) para una o más especies.
  •  Recopilación de datos de comportamiento y / o sociales para una población de estudio de vida silvestre

Wildbook Ecosystem of wildlife, people, IT infrastructure, and intelligent agents.

Las comunidades biológicas y estadísticas ya admiten una serie de excelentes herramientas, como el Programa MARK, GenAlEx y SOCPROG para su uso en el análisis de datos de vida silvestre. Wildbook es una aplicación de software complementaria que:

  •  proporciona una plataforma escalable y de colaboración para el almacenamiento y la gestión inteligente de datos de vida silvestre, incluida la búsqueda avanzada y consolidada.
  • proporciona una serie de funcionalidades de software fáciles de usar que se pueden ampliar para satisfacer las necesidades de los proyectos de vida silvestre, especialmente cuando se utiliza la identificación individual.
  • proporciona una API para admitir la fácil exportación de datos a aplicaciones de análisis interdisciplinario (por ejemplo, GenePop) y otro software (por ejemplo, Google Earth)
  • proporciona una plataforma que admite la exposición de datos en bases de datos de biodiversidad (por ejemplo, GBIF y OBIS)
  • proporciona una plataforma para la biometría animal que admite un fácil acceso a los datos y facilita el despliegue de aplicaciones para múltiples especies.Puerta de entrada a A.I. y visión por computadora.

Puerta de entrada a IA y como es la visión a través de una computadora. 

Las imágenes se han convertido en la fuente de datos más abundante, disponible y barata. El crecimiento explosivo en el uso de cámaras digitales, junto con las innovaciones rápidas en la tecnología de almacenamiento y el software de análisis automático de imágenes, hace que esta visión sea posible, particularmente para animales grandes con marcas distintivas rayadas, manchadas, arrugadas o con muescas, como elefantes, jirafas y cebras. Este gran número de imágenes recopiladas se debe analizar automáticamente para generar una base de datos que registre quiénes son los animales, dónde están y cuándo se fotografiaron. Combinar esto con datos geográficos, ambientales, de comportamiento y climáticos permitiría determinar qué están haciendo los animales y por qué lo están haciendo.

Wildbook evolucionó a partir de una investigación multidisciplinaria y en colaboración realizada bajo el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (ver ibeis.org). Wildbook empleados de visión por ordenador y A.I. componentes para detectar características en imágenes enviadas y detectar y luego identificar animales individuales. Wildbook aporta por primera vez la visión por computadora a gran escala a la investigación de la vida silvestre.

Wildbook integra el software de administración de datos de Wild Me con la visión por computadora y I.A. La investigación del RPI. Wildbook incluye un canal de visión por computadora de dos especies y con múltiples especies para encontrar e identificar animales individuales en fotos recopiladas en condiciones reales, especialmente con la contribución de la ciencia ciudadana.

Detección 

Nuestra tubería de detección es una cascada de redes neuronales de convoluciones profundas (DCNN) que aplican un clasificador totalmente conectado a las características extraídas. Tres redes separadas producen: (1) clasificaciones de toda la escena en busca de especies específicas de animales en la fotografía, (2) localizaciones del cuadro delimitador de la anotación de objetos, y (3) las clasificaciones del punto de vista, la calidad y las especies finales para los cuadros delimitadores candidatos.

Identificación

El segundo paso importante de la visión por computadora es la identificación, que asigna una etiqueta de nombre a cada anotación desde la detección. Para hacer esto, primero se extraen los descriptores SIFT y luego se comparan en las ubicaciones de los puntos clave. Las puntuaciones de la consulta que coinciden con el mismo individuo se acumulan para producir una única puntuación potencial para cada animal. Los animales en la base de datos se clasifican por sus puntuaciones acumuladas. Un paso de procesamiento posterior verifica espacialmente las coincidencias del descriptor y luego vuelve a puntuar y vuelve a clasificar a las personas de la base de datos.

 

Análisis: 

Los resultados de la visión por computadora se devuelven al software de gestión de datos de Wildbook, que admite la curación, exportación y análisis rápidos. Los datos se pueden ver rápidamente en tablas, mapas, cuadros, calendarios y como miniaturas. Los datos también se pueden buscar, filtrar y usar en R, Mark, ArcGIS, Google Earth y otras aplicaciones.

 

 

 

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