Использование возможностей искусственного интеллекта и подходов, ориентированных на сообщество, для мониторинга ягуаров на полуострове Юкатан
Полное решение
Ягуар (Panthera Onca)
Tech4Nature Mexico
Мексика признана страной с мегаразнообразием, в которой обитает около 12 % видов животных и растений. Благодаря усилиям коренных общин страна сохраняет богатое природное и культурное наследие. Полуостров Юкатан, расположенный на юго-востоке страны, экологически богат: здесь есть тропические леса, коралловые рифы, мангровые заросли и многое другое, но эти экосистемы быстро разрушаются из-за деятельности человека и изменения климата. Почти 80 % тропических лесов нарушены, и только 22 % покрыты зрелой растительностью, в основном на охраняемых территориях.
Пилотный проект Tech4Nature Mexico использует непрерывный мониторинг биоразнообразия и системы искусственного интеллекта для обнаружения и сохранения приоритетных видов в государственном заповеднике Дзилам, чтобы лучше понять влияние изменения климата на эту территорию. Этот подход был реализован благодаря привлечению общественности в качестве основных партнеров и участников, применению методов машинного обучения и созданию многоотраслевых альянсов.
Последнее обновление: 30 Sep 2025
5083 Просмотров
Контекст
Решаемые задачи
Популяции ягуаров потеряли около 50% ареала обитания по всему континенту. Особенно обескураживает ситуация в Мексике, где этот вид сократил более 40 % своего территориального ареала.
Между тем экосистемы полуострова Юкатан (где обитает почти половина ягуаров страны) переживают стремительную деградацию, что имеет серьезные последствия для популяций ягуаров, которые все чаще оказываются загнанными в угол из-за разрушения среды обитания и конфликтов между человеком и ягуаром. Кроме того, полуостров Юкатан стал горячей точкой для незаконной охоты на ягуаров и торговли ими.
Что касается государственного заповедника Дзилам, то эта территория сталкивается с многочисленными угрозами - от изменения характера землепользования и утраты биоразнообразия до повышенной восприимчивости к экстремальным погодным явлениям.
Кроме того, мониторинг ягуаров остается ресурсоемким мероприятием из-за отсутствия механизмов наблюдения на обширных территориях, что препятствует сбору важнейших данных для их защиты.
Расположение
Дзилам-де-Браво, муниципалитет Дзилам-де-Браво, Юкатан, 97606, Мексика
Карибы
Северная Америка
Процесс
Краткое описание процесса
Результаты пилотного проекта Tech4Nature Mexico демонстрируют целостную синергию между его составными частями, воплощая в себе подход, ориентированный на человека и природу, с долгосрочным региональным воздействием. Благодаря объединению передовых технологий с глубокой приверженностью делу сохранения природы, местным взглядам и сотрудничеству с различными заинтересованными сторонами, этот пилотный проект не только изменил представление о необыкновенном биоразнообразии заповедника, но и укрепил участие местного населения в его защите.
Эта инициатива подтвердила присутствие нескольких видов с разным уровнем риска. Эти богатые данные служат основой для целенаправленной охраны природы и принятия обоснованных решений, расширяя возможности местных сообществ и укрепляя усилия по охране природы, становясь при этом незаменимым инструментом для усиления природоохранных мероприятий. Кроме того, постоянный мониторинг и усиленное присутствие властей привели к ощутимому снижению угроз со стороны человека, что подчеркивает влияние участия сообщества в проекте.
За пределами заповедника этот проект является катализатором трансформационной волны в региональной охране природы, где объединение передовых технологий и сотрудничества многих заинтересованных сторон по-новому определяет защиту биоразнообразия.
Строительные блоки
Альянс с участием многих заинтересованных сторон
Этот проект, возглавляемый компанией C Minds, Секретариатом по устойчивому развитию Юкатана (SDS), общиной муниципалитетов Дзилам-де-Браво и Дзилам-Гонсалес на Юкатане, Международным союзом охраны природы (МСОП) и компанией Huawei, в сотрудничестве с Политехническим университетом Юкатана (UPY) и Rainforest Connection (RFCx), а также при консультациях и отзывах биологов, специализирующихся на сохранении кошачьих, объединили знания различных учреждений и частных лиц, чтобы создать альянс с экологическим и социально-экономическим эффектом, как на местном, так и на региональном уровне.
Благоприятные факторы
В ходе пилотного проекта были тщательно определены все заинтересованные стороны. К ним относятся некоммерческие организации, правительство, академические институты, частные компании и местные сообщества. Каждая из заинтересованных сторон привнесла свой уникальный опыт и перспективы, что способствовало общему успеху проекта.
Извлеченный урок
Работа над достижением общих целей необходима для согласования усилий всех заинтересованных сторон. Совместно с заинтересованными сторонами определите четкие цели и общие задачи, которые учитывают потребности и стремления каждой из них. Этот процесс должен перевести цели на "общий язык", понятный всем, что будет способствовать глубокому пониманию и приверженности.
Совместная разработка и вовлечение сообществ
Привлечение местных лидеров было неотъемлемой частью проекта с самого начала, им было доверено составление характеристик и выбор мест отбора проб и мониторинга. Их мнение и требования активно учитывались при анализе проекта. Своевременное представление результатов, широкое распространение информации об их работе и опыте, а также участие в рабочих встречах имели первостепенное значение.
Благоприятные факторы
Министерство устойчивого развития Юкатана уже несколько лет взаимодействует и работает с местными общинами, проживающими в заповеднике и его окрестностях, обеспечивая перекрестное распространение знаний, эффективное управление и справедливость.
Кроме того, в рамках инициативы C Minds' AI for Climate было налажено активное четырехлетнее сотрудничество с правительством Юкатана, основными местными заинтересованными сторонами, представляющими научные круги, инновационный сектор и гражданское общество.
Извлеченный урок
Всестороннее участие местного населения на всех этапах проекта, включая разработку, развертывание, сбор и анализ данных, стало ключевым и незаменимым фактором, способствовавшим успешной реализации проекта и получению ценной информации о биоразнообразии в заповеднике.
Размещение камер-ловушек и устройств экоакустического мониторинга
Местная команда разместила 15 фотоловушек и 30 устройств экоакустического мониторинга (аудиомоты) в мангровых и низменных тропических лесах, где ранее были замечены ягуары. Это позволило эффективно зафиксировать биоразнообразие региона и получить ценные данные для последующего анализа.
Благоприятные факторы
Полевые исследования в сочетании с активным участием местного населения и знаниями, полученными в ходе совместной работы над проектом, определили оптимальные места для установки камер и аудиомотыльков. Эти устройства были стратегически расположены в менее нарушенных районах мангровых зарослей, джунглей и саванн, что обеспечило успех нашего научного исследования.
Извлеченный урок
Совместное изучение и картирование местности с местным населением послужило важнейшей основой для успешного развертывания этих устройств. Однако мы также столкнулись с трудностями, включая лесные пожары и экстремальные явления, которые временно препятствовали размещению устройств и сбору данных.
Алгоритмы распознавания изображений для обнаружения и идентификации ягуара
Компонент распознавания изображений, основанный на конволюционных нейронных сетях (CNN) в рамках пилотного проекта Tech4Nature Mexico, играет фундаментальную роль, поскольку: i) автоматически определяет присутствие ягуаров в ловушках, что ускоряет обработку данных; и ii) автоматически идентифицирует отдельных ягуаров в регионе, что улучшает понимание местных популяций. Такой подход имеет жизненно важное значение для охраны природы, поскольку позволяет использовать передовые методы, обеспечивающие более быстрый и детальный анализ.
Благоприятные факторы
Данные, собранные с устройств, и стратегические союзы с Huawei, UPY и другими экспертными природоохранными организациями для обмена данными. В течение всего учебного года группа молодых студентов UPY, специализирующихся на инженерии данных, занималась разработкой моделей распознавания изображений. Учитывая возможность того, что модели могут быть необъективны при распознавании ягуаров из-за отсутствия у студентов опыта мониторинга этого вида, группа прошла обучение и получила обратную связь от биолога, специализирующегося на сохранении кошачьих в Юкатане.
Извлеченный урок
Мы столкнулись со значительными трудностями при разработке автоматических моделей для обнаружения и идентификации ягуаров на изображениях. Эта задача осложняется не только скудностью имеющихся данных, но и ограниченным количеством изображений, полученных с помощью камер-ловушек, на которых запечатлен интересующий нас вид, в связи с его критическим природоохранным статусом. Эти препятствия были заметны на начальных этапах проекта, что побудило нас собирать изображения животных из различных источников, чтобы расширить наш набор данных. Однако на этом этапе сложность работы возрастает из-за дополнительных факторов.
Ресурсы
Акустический мониторинг и анализ
Акустическая составляющая проекта имеет особое значение, поскольку она сыграла ключевую роль в автоматическом обнаружении более 138 видов, причем 95 из них были интегрированы в наши алгоритмы поиска. Это создает надежную основу для непрерывного мониторинга региона в ближайшие годы, позволяя нам наблюдать, как различные экологические факторы влияют на присутствие видов.
Благоприятные факторы
Наш успех в обнаружении видов стал возможен благодаря данным, собранным с помощью устройств, и стратегическим партнерским отношениям, которые мы установили, в частности с Rainforest Connection. Кроме того, местные эксперты сыграли решающую роль в подтверждении присутствия видов.
Извлеченный урок
Комплексный пассивный акустический мониторинг в сочетании с методами ИИ позволил идентифицировать 95 видов. Наблюдается положительная корреляция между видовым богатством и низкоствольным лесным покровом. Кроме того, анализ звукового ландшафта выявил различия, связанные с разными сезонами и типами местообитаний. Однако в ходе эксперимента мы столкнулись с проблемой нехватки учебных данных по редким видам. Чтобы решить эту проблему, мы провели несколько раундов установки датчиков в разные сезоны.
Ресурсы
Подготовка материалов для укрепления инструментов и ресурсов ИИ для защиты биоразнообразия
Среди сильных сторон пилотного проекта - способность преобразовать полученные знания в возможности и рекомендации, особенно по вопросам инноваций, цифровой трансформации и технологической этики для защиты биоразнообразия. По этой причине мы внимательно следили за ходом реализации пилотного проекта, чтобы подготовить публичный отчет с разделом рекомендаций, основанный на опыте, вкладе, достижениях и выводах команды исполнителей.
Благоприятные факторы
То, что было получено на каждом этапе и с каждым партнером, способствовало укреплению инструментов и методологий МА для защиты биоразнообразия.
Извлеченный урок
За пределами заповедника проект Tech4Nature Mexico вызвал волну преобразований в региональной природоохранной деятельности. Слияние передовых технологий с сотрудничеством многих заинтересованных сторон меняет представление о защите биоразнообразия. Инновационные алгоритмы слежения позволили выявить важнейшие данные, подтверждающие присутствие видов, находящихся под угрозой исчезновения, беспрецедентным образом. Эти данные обогащают наше понимание региональной экологии и расширяют возможности местных сообществ, способствуя долгосрочной приверженности делу сохранения природы.
Воздействие
Проект Tech4Nature Mexico принес революционные результаты в государственном заповеднике Дзилам. Благодаря усовершенствованным алгоритмам мониторинга проект подтвердил присутствие 146 видов животных, в том числе 38 видов, находящихся в зоне риска, что еще раз подтверждает важность их охраны. Эти новые знания не только обогатили понимание местными жителями окружающей среды, но и позволили им активно участвовать в природоохранных мероприятиях. Разработанная в рамках проекта модель автоматической идентификации ягуаров проложила путь к усилению охраны мест их обитания. Кроме того, данные проекта имеют международное значение, повлияв на включение заповедника в престижный "Зеленый список" МСОП и улучшив программу его управления. Благодаря постоянному мониторингу и участию местного населения проект позволил снизить угрозы для дикой природы со стороны человека, обеспечив более безопасную окружающую среду.
К числу технических результатов проекта относятся:
- Более 80 000 изображений и видеозаписей и более 600 000 акустических файлов
- Охвачено 4 000 гектаров (мангровые заросли, джунгли и саванна).
- Видовое богатство: 111 птиц, 23 млекопитающих (на данный момент идентифицировано 7 ягуаров), 6 рептилий, 6 амфибий.
- 138 видов, включенных в акустические модели сопоставления образов (CNN).
- 93 % точности алгоритма обнаружения и идентификации ягуаров по изображениям.
Бенефициары
- Местные, региональные и национальные правительственные учреждения
- Коренные народы и местные общины
- Практикующие специалисты и студенты в области ИИ и данных
- Академические учреждения
- Экологические организации
- Гражданское общество
- Частный сектор
Цели устойчивого развития
ЦУР 13 - Действия в области климата
ЦУР 15 - Жизнь на земле
ЦУР 17 - Партнерство для достижения целей
История
Хуан Кастильо
Tech4Nature Mexico
В январе 1989 года государственный заповедник Дзилам получил статус охраняемой природной территории. Были разработаны новаторский план управления, ежегодная операционная программа и орган бдительного надзора - беспрецедентный для того времени шаг вперед в истории мексиканской охраны природы. Однако, несмотря на все эти успехи, программа управления попала в официальный бюллетень правительства штата Юкатан только в 2005 году. С этого момента в основе подхода к управлению заповедником лежит жизненно важная идея о том, что сохранение природы должно гармонично сочетаться с обеспечением благополучия ее обитателей.
Однако вторжение сельского хозяйства на территорию заповедника привело к вытеснению крупных видов млекопитающих, что, возможно, является основной причиной сокращения популяций таких великолепных крупных кошек, как ягуар. Хищники часто вступают в конфликт с интересами людей, поскольку они нападают на домашних животных, особенно на домашний скот.
Хуан Кастильо вырос в семье кочевников, которые путешествовали по джунглям задолго до того, как они получили статус охраняемых. Поселившись вблизи источников воды, они процветали благодаря охоте, земледелию и скотоводству. Хуан, как и его семья, когда-то считал, что защита скота от ягуаров имеет первостепенное значение, даже если это означает убийство больших кошек.
С годами к нему пришло глубокое осознание того, что это он и его семья вторгаются в среду обитания ягуаров, потребляя их ресурсы, а не наоборот. Он решился на смелый шаг: вывел свой скот из заповедника и переехал в город.
Теперь, став дедушкой, Хуан передает свою любовь к природе внукам, внушая им понимание того, что эти виды животных ценнее живыми, чем мертвыми, что они имеют решающее значение для выживания леса, его многочисленных обитателей и, в конечном счете, людей.
Сегодня Хуан твердо решил отдать свою землю под охрану природы, несмотря на то, что она находится на территории заповедника и по закону является его собственностью. Вместе со своим другом Бенджамином, исправившимся охотником, они стали выдающимися гидами, исследователями и страстными сторонниками сохранения ягуаров и их добычи, тропических лесов и мангровых зарослей. Они старательно ухаживают за фотоловушками и устройствами акустического мониторинга, обеспечивая безопасность всех участников проекта Teceh4Nature Mexico. Хуан Кастильо стал международным защитником природы, которого почитают за его неустанную преданность этому благородному делу.
