Le défi
Les méthodes actuelles de recherche sur les animaux peuvent être longues et fastidieuses et impliquent généralement la collecte de données en temps réel via du papier, un stylo et un presse-papiers, ou des vidéos qui doivent être annotées manuellement
La solution
Nouvellement adapté pour être utilisé au zoo de Toronto en mettant l’accent sur les orangs-outans de Sumatra, un modèle d’IA unique en son genre est discret et non invasif capable de recueillir des données de masse, d’identifier individuellement, d’estimer la pose, de surveiller le comportement en temps réel 24h / 24 et 7 / 7 , bénéficiant à la fois aux animaux et aux gardiens de zoo
En exploitant la puissance de l’IA, six orangs-outans du zoo de Toronto collaborent avec des chercheurs de l’Université York pour enrichir les habitats et la qualité de vie
Alors que de plus en plus d’espèces sont mises en danger d’extinction, l’importance cruciale de la conservation de la faune prend de l’ampleur. L’étude du comportement animal est essentielle pour nous aider à créer des environnements optimaux propres aux espèces où les animaux, en particulier ceux qui sont en voie de disparition, peuvent vivre une vie heureuse et saine tout en jetant la lumière sur le comportement humain. Alors que les zoos et autres espaces de conservation s’efforcent de créer des habitats qui enrichissent le bien-être des animaux, il est impératif de surveiller la santé et le bien-être de leurs résidents animaux pour être en mesure d’y parvenir.
Cependant, les méthodes réelles de collecte de ce type de données peuvent être fastidieuses et longues. La recherche sur le comportement des animaux est généralement menée manuellement et en temps réel via du papier, un stylo et un presse-papiers, ou au moyen de vidéos qui doivent ensuite être annotées individuellement. Malgré de nombreuses avancées technologiques dans le domaine, les appareils actuels capables d’enregistrer l’emplacement, la fréquence cardiaque et le mouvement doivent souvent être physiquement attachés à l’animal surveillé. Jusqu’à présent, il n’y avait pas de technologie ou d’appareil capable de faire tout cela discrètement et de manière non invasive.
En collaboration avec l’entreprise technologique canadienne EAIGLE et le zoo de Toronto axé sur la conservation, des chercheurs de l’Université York ont créé une technologie capable de recueillir des données de masse et de surveiller 24/7 les animaux dont ils ont la charge. Créé à l’origine pour aider les magasins de détail et les attractions à ajuster leurs aménagements en fonction du comportement des clients ainsi que pour la surveillance de la température pour COVID-19, le modèle d’IA a été adapté par l’équipe pour améliorer le bien-être et la qualité de vie des animaux, en commençant par six résidents du Zoo de Toronto.
Les humains de la forêt 
Âgés de 16 à 54 ans, les orangs-outans de Sumatra Puppe, Ramai, Sekali, Budi, Kembali et Jingga font partie de la première cohorte de mammifères bénéficiant de la première technologie du genre. On s’attend à ce qu’ils déménagent éventuellement dans un nouvel habitat extérieur, le bien-être de ces orangs-outans est surveillé afin de rendre la transition aussi fluide que possible et de s’assurer qu’ils s’adaptent bien à leur nouvel environnement.
Les première et deuxième phases du projet consistaient à former le modèle d’IA pour être en mesure de détecter les orangs-outans en premier lieu, puis comment les reconnaître. Maintenant, il en est à sa troisième phase.
« Après avoir installé des caméras dans leur habitat, nous avons passé des centaines d’heures à parcourir image après image et à les annoter », explique la Dre Jenna Congdon, boursière postdoctorale sur le projet. « C’était fastidieux mais essentiel pour nous permettre d’entraîner le modèle d’IA à reconnaître chaque orang-outan individuellement, mais c’était aussi une étape nécessaire avant de pouvoir passer à la phase 3 et collecter des données sur leurs comportements réels. »
Compte tenu de la similitude physique étroite entre les orangs-outans et les humains en tant qu’espèces de grands singes, c’était une décision naturelle d’essayer d’abord d’adapter cette technologie de pointe pour travailler sur les orangs-outans ou, comme on les appelle étymologiquement, les humains de la forêt.
« La technologie était déjà là. Nous avions juste besoin de trouver un moyen de l’adapter à d’autres espèces. Et comme les orangs-outans ressemblent davantage à des humains et que je travaillais avec eux depuis de nombreuses années déjà, c’est ce qui avait le plus de sens », explique suzanne MacDonald, professeure au Département de psychologie de l’Université York et superviseure universitaire du projet.
L'« étalon-or »
Avec la troisième phase du projet en cours, l’équipe a déjà terminé le processus d’estimation de la pose (par exemple, en spécifiant les points de repère du corps comme les épaules et la tête) et est sur le point de commencer la surveillance du comportement des 6 orangs-outans.
« C’est la partie la plus excitante », dit le Dr Congdon. « Être en mesure d’analyser ce que les orangs-outans font réellement, comment ils utilisent leur espace, sera incroyablement important pour améliorer davantage leur bien-être et leur qualité de vie. »
« Grâce à ces données, le zoo sera potentiellement en mesure de concevoir de meilleurs habitats à l’avenir, d’offrir des environnements améliorés et enrichissants à ses résidents et de détecter les maladies à un stade plus précoce », explique la docteure en médecine vétérinaire, Mina Hosseini, la deuxième boursière postdoctorale du projet.
Alors que l’équipe continue de développer et de modifier cette technologie, elle espère qu’elle deviendra la « norme d’or » pour les zoos axés sur la conservation dans le monde entier.
« Maintenant que nous avons fait le travail d’adaptation de cette technologie au profit des orangs-outans, nous serons en mesure d’accélérer le processus et de l’étendre à d’autres espèces », déclare Mahdi Marsousi, directeur de la technologie chez EAIGLE. « Il a le potentiel de profiter non seulement au Zoo de Toronto dans ses efforts de conservation, mais aussi aux zoos et aux espaces de conservation dans le monde entier. »
« En fin de compte, il s’agit d’enrichir la vie des animaux », ajoute Maria Franke, gestionnaire des sciences du bien-être au Zoo de Toronto.
Le Canada à l’avant-garde 
Bien que l’objectif principal du projet soit de programmer en fin de compte l’intelligence artificielle pour reconnaître des comportements spécifiques, il permettra également aux zoos, aux sites de conservation et aux chercheurs de collecter des données discrètement de manière efficace et impartiale.
« Le Canada est à l’avant-garde de ce type de recherche, explique le Dr MacDonald.
« Il existe une technologie capable de reconnaissance individuelle et thermique. Mais jusqu’à présent, il n’y a pas vraiment eu quelque chose qui fait tout cela combiné avec le comportement à la spécificité que nous essayons d’atteindre ici. Et ça se passe ici même dans notre cour arrière. Et quel meilleur endroit pour le faire que le zoo de Toronto ? », ajoute le Dr Congdon.
Alors que l’équipe continue de travailler à la mise à l’essai et à l’amélioration de sa technologie, elle attribue à Mitacs le mérite d’avoir fourni les conseils et le soutien dont elle avait besoin à un moment critique du développement.
« Des projets importants comme celui-ci méritent d’être mis en lumière afin que nous puissions rappeler aux gens tout le bien qui se passe au Zoo de Toronto et les soins constants que nous fournissons à ces animaux », a déclaré le Dr Congdon. « Ce sont leurs maisons et nous essayons de les rendre aussi confortables que possible, et le soutien de Mitacs a été essentiel pour nous aider à y parvenir. »
« Du côté du Zoo de Toronto, cela s’est fait complètement sans heurts, et nous voulons poursuivre cette incroyable collaboration », ajoute Franke.
« La seule raison pour laquelle nous avons ces deux fabuleux stagiaires postdoctoraux, c’est en raison du soutien et du financement essentiels que nous avons reçus. Nous ne le ferions tout simplement pas sans Mitacs », conclut le Dr MacDonald.
Les programmes de Mitacs sont financés par plusieurs partenaires estimés à travers le Canada. Nous remercions le gouvernement du Canada, le gouvernement de l’Alberta, le gouvernement de la Colombie-Britannique, Research Manitoba, le gouvernement du Nouveau-Brunswick, le gouvernement de la Nouvelle-Écosse, le gouvernement de l’Ontario, Innovation PEI, le gouvernement du Québec, le gouvernement de la Saskatchewan, le gouvernement de Terre-Neuve-et-Labrador et le gouvernement du Yukon de nous aider à favoriser l’innovation et la croissance économique partout au pays.
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