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La reconnaissance faciale sert aussi à étudier la vie des grizzlis

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Et si la reconnaissance faciale, qui fonctionne si bien sur les humains, pouvait être appliquée à l’étude de nos cousins animaux ? Telle est l’idée mise en œuvre par deux développeurs états-uniens et une éthologue canadienne spécialiste des grizzlis au sein du projet BearID.

Pour nous humains, rien ne ressemble plus à un ours… qu’un autre ours ! Voici, en substance, le principal problème auquel sont confrontés les éthologues du monde entier lorsqu’ils cherchent à étudier les comportements individuels de ces animaux dans la nature. Car, contrairement à d’autres espèces, l’ours ne possède pas de signes distinctifs sur son pelage, comme des rayures ou des taches par exemple. À cela s’ajoute une autre difficulté évidente : la bête ne se laisse pas facilement approcher. Les scientifiques utilisent pour suivre ses pérégrinations des pièges photographiques, ces boîtiers à déclenchement automatique qu’ils accrochent sur les arbres, mais sans être certains d’identifier à coup sûr chaque ours qui passe devant l’objectif… Pour y remédier, en évitant les solutions d’identification plus invasives (puces RFID…), un trio de scientifiques a développé et publié¹ un algorithme de vision artificielle qui permet de reconnaître individuellement les grizzlis, ces ours bruns qui vivent au nord des États-Unis et au Canada.

Un outil précieux pour les éthologues

« Nous voulions étudier le comportement de chaque ours au fil du temps, mais nous avons réalisé à quel point il peut être difficile de les distinguer. Qui plus est, ils peuvent avoir une apparence très variable au cours de leur croissance et même entre les saisons », raconte l’éthologue Melanie Clapham de l’université de Victoria (Colombie-Britannique), au Canada. Heureusement, en 2017, elle rencontre, via un site de mise en relation entre scientifiques, deux développeurs américains, Ed Miller et Mary Nguyen, qui planchent déjà sur le sujet. Ensemble, ils décident d’unir leurs forces et de monter le projet BearID. L’objectif ? Développer des technologies non invasives pour identifier et surveiller les grizzlis, et ainsi contribuer à leur préservation. Pour cela, ils comptent bien exploiter l’intelligence artificielle utilisée pour la reconnaissance des visages humains et l’appliquer pour la première fois au « visage » des ours.

Plus de 4 600 photos de grizzlis identifiés

Dans un premier temps, les scientifiques trouvent un outil de reconnaissance faciale réalisé par apprentissage profond appliqué aux chiens. Développé par l’américain Davis King (créateur de la bibliothèque logicielle Dlib), Dog Hipsterizer est un exercice de style : il détecte dans une image les chiens regardant la caméra et les affuble d’une paire de lunettes et de moustaches. Or, il s’avère qu’il fonctionne assez bien pour les ours (photo ci-dessus). Mais il leur faut bien sûr aller plus loin, et ils créent leur propre réseau de neurones, qui détecte des « visages » d’ours et les discrimine au point de permettre l’identification de leur titulaire.

Pour entraîner leur modèle, ils collectent, entre 2009 et 2017, et avec l’aide du public, plus de 4 600 photos de 132 grizzlis prises à Baie Knight en Colombie-Britannique (Canada) et au parc national de Katmai, en Alaska (États-Unis). Sur chaque photo, ils ont dû entourer les yeux, le nez et les oreilles de l’animal afin que le modèle apprenne à les repérer. Fastidieux ! Mais le résultat est convaincant : le logiciel BearID est aujourd’hui capable d’identifier chacun des grizzlis – auxquels ont été attribués des prénoms – avec une fiabilité de 84 %.

Accessible en open source et déclinable pour d’autres espèces

Les limites du logiciel BearID s’expliquent aujourd’hui principalement par les variations dans la qualité des photos d’ours obtenues dans des conditions très variées : distance de l’animal, arrière-plan, lumière… Mais, selon les chercheurs, la précision pourrait être améliorée dans le futur.

En attendant, combiné aux pièges photographiques répartis un peu partout sur le terrain, ce nouvel outil de reconnaissance faciale fournit aux scientifiques une identification plus fiable des grizzlis, et leur permet de suivre plus facilement leurs comportements individuels et leurs déplacements. Ceci afin de mieux les étudier – sans les déranger – mais aussi et surtout, de contribuer à préserver leur habitat. Autre bonne nouvelle : le logiciel BearID est disponible en accès libre et peut, d’après les chercheurs, être appliqué à d’autres ours bruns, et probablement d’autres espèces qui n’ont pas de marques distinctives, comme les loups par exemple. 

Laure Blancard

Légende image de une : Le grizzli identifié sur cette photo par le logiciel BearID s’appelle Amber. Crédit photo : Melanie Clapham.

1. Melanie Clapham, Ed Miller, Mary Nguyen, Chris T. Darimont. “Automated facial recognition for wildlife that lack unique markings: A deep learning approach for brown bears”, Ecology and Evolution, 2020. doi.org/10.1002/ece3.6840