Un duo de flûte de roseaux et de trille aigu sur fond de bourdonnement d’insecte grave. Leur symphonie est le son d’une forêt et est surveillée par des scientifiques pour évaluer la biodiversité.
L’enregistrement de la forêt équatorienne fait partie d’une nouvelle recherche visant à déterminer comment l’intelligence artificielle pourrait suivre la vie animale dans des habitats en voie de rétablissement.
Lorsque les scientifiques souhaitent mesurer le reboisement, ils peuvent étudier de vastes étendues de terre à l’aide d’outils tels que le satellite et le lidar.
Mais déterminer la rapidité et l’abondance de la faune sauvage qui revient dans une zone présente un défi plus difficile, nécessitant parfois qu’un expert passe au crible les enregistrements sonores et sélectionne les cris des animaux.
Jorg Muller, professeur et ornithologue de terrain au biocentre de l’université de Würzburg, s’est demandé s’il existait une méthode différente.
« J’ai vu le manque dont nous avons besoin, en particulier sous les tropiques, de meilleures méthodes pour quantifier l’immense diversité… pour améliorer les actions de conservation », a-t-il déclaré à l’.
Il s’est tourné vers la bioacoustique, qui utilise le son pour en apprendre davantage sur la vie animale et ses habitats.
Il s’agit d’un outil de recherche de longue date, mais il est depuis peu associé à l’apprentissage informatique pour traiter plus rapidement de grandes quantités de données.
Muller et son équipe ont enregistré des enregistrements audio sur des sites de la région de Choco en Équateur, allant des plantations de cacao et des pâturages récemment abandonnés aux terres agricoles en cours de récupération, en passant par les forêts anciennes.
Bruit d’une forêt ancienne. Crédit : Jörg Müller
Ils ont d’abord demandé à des experts d’écouter les enregistrements et de sélectionner les oiseaux, les mammifères et les amphibiens.
Ensuite, ils ont effectué une analyse d’indice acoustique, qui donne une mesure de la biodiversité basée sur des mesures larges d’un paysage sonore, comme le volume et la fréquence des bruits.
Enfin, ils ont effectué deux semaines d’enregistrements via un programme informatique assisté par IA, formé pour distinguer 75 cris d’oiseaux.
Plus d’enregistrements nécessaires
Le programme a pu identifier de manière cohérente les appels sur lesquels il a été formé, mais a-t-il pu identifier correctement la biodiversité relative de chaque emplacement ?
Pour vérifier cela, l’équipe a utilisé deux données de référence : une provenant des experts qui ont écouté les enregistrements audio et une seconde basée sur des échantillons d’insectes de chaque endroit, qui offrent un indicateur de la biodiversité.
Même si la bibliothèque de sons disponibles pour entraîner le modèle d’IA signifiait qu’il ne pouvait identifier qu’un quart des cris d’oiseaux que les experts pouvaient identifier, il était néanmoins capable d’évaluer correctement les niveaux de biodiversité dans chaque endroit, selon l’étude.
« Nos résultats montrent que l’analyse du paysage sonore est un outil puissant pour surveiller le rétablissement des communautés fauniques dans les forêts tropicales hyperdiversifiées », indique la recherche publiée mardi dans la revue Communications naturelles.
« La diversité du paysage sonore peut être quantifiée de manière rentable et robuste sur l’ensemble du gradient, depuis l’agriculture active jusqu’aux forêts anciennes et en régénération », ajoute-t-il.
Il existe encore des lacunes, notamment le manque de sons d’animaux sur lesquels former les modèles d’IA.
Et l’approche ne peut capturer que les espèces qui annoncent leur présence.
« Bien sûr (il n’y a) aucune information sur les plantes ou les animaux silencieux. Cependant, les oiseaux et les amphibiens sont très sensibles à l’intégrité écologique, ils sont de très bons substituts », a déclaré Müller à l’.
Il estime que cet outil pourrait devenir de plus en plus utile compte tenu de la pression actuelle en faveur des « crédits pour la biodiversité », une manière de monétiser la protection des animaux dans leur habitat naturel.
« Être capable de quantifier directement la biodiversité, plutôt que de s’appuyer sur des indicateurs tels que la croissance des arbres, encourage et permet une évaluation externe des actions de conservation et favorise la transparence », indique l’étude.
Plus d’information:
Jörg Müller, Les paysages sonores et l’apprentissage profond permettent de suivre la récupération de la biodiversité dans les forêts tropicales, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-41693-w. www.nature.com/articles/s41467-023-41693-w
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