야생동물 보호와 밀렵 방지를 위한 카슈미르 세계재단( YOLOv5 )의 AI 활용 사례를 살펴보세요.
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카슈미르 월드 재단 (KWF)은 2008년 버지니아주 그레이트폴스에서 설립되었으며, 전 세계적으로 야생동물을 보존하고 보호하기 위한 최신 기술을 구현하는 것을 사명으로 삼고 있습니다. KWF는 야생동물 보호 및 밀렵 방지 활동을 지원하는 자율 무인 시스템을 구축 및 운영하고 있습니다. 2013년부터 KWF는 업무에 인공지능을 도입하기 시작했습니다.
세계자연기금( WWF)에 따르면, 서식지 손실은 멸종 위기 또는 멸종 위기에 처한 종을 분류하는 '적색 목록'에 있는 모든 종의 85%에 가장 큰 존재적 위험을 초래한다고 합니다. 동시에 전통 약재, 별미 또는 이국적인 애완동물을 키우기 위해 밀렵된 야생동물에 대한 수요도 증가하고 있는 것으로 알려졌습니다. 서식지 손실과 밀렵은 함께 전 세계 생물 다양성을 위협하고 지역 사회와 환경에 재앙적인 영향을 미칩니다.
설립자이자 전무이사인 알리야 판돌피는 강력한 내부 협력을 예로 들며 "전 세계의 학생, 학자, 엔지니어, 과학자들이 자신의 시간과 전문 지식을 기꺼이 자원하고 있다"고 설명합니다. KWF는 100% 전 세계 자원봉사자들에 의해 운영됩니다. 이들의 활동을 통해 KWF는 카타르의 모래 고양이, 코스타리카의 바다거북, 히말라야의 눈표범 등 멸종 위기에 처한 수많은 종을 보호하는 데 큰 진전을 이루었습니다.
"우리 모두는 동물을 사랑하기 때문에 이 일을 하지만, 그보다 더 중요한 것은 우리의 기술을 사용하여 세상에 좋은 일을 하고 다른 방법으로는 생존할 수 없는 동물 종을 위해 긍정적인 변화를 일으키고 싶다는 것입니다."
알리야 판돌피
카슈미르 월드 재단 설립자 겸 전무이사
많은 경우, 환경 보호 활동가들이 밀렵이 발생하는 장소에 접근하는 것은 매우 어렵습니다. 세계자연기금의 오지에 대한 보호 활동은 네 가지 주요 장애물에 부딪혀야 합니다:
과거에는 환경 보호 활동가들이 현장에 비디오 녹화 장치를 설치하여 나중에 영상을 다시 볼 수 있도록 했습니다. 수백, 수천 시간 분량의 영상을 시청자가 꼼꼼하게 동물 종과 밀렵꾼을 찾아내어 식별하는 과정입니다. 시간 제약과 인적 오류로 인해 이러한 접근 방식은 환경 보호 활동가들에게 불리하게 작용하는 것으로 나타났습니다. KWF의 자원봉사자들은 밀렵꾼과 불법 사냥에 맞서기 위해 더 나은 장비가 필요하다는 것을 알고 있었습니다.
기술의 필연적인 발전은 양날의 검과 같은 역할을 합니다. 기술의 품질이 향상되고 접근성이 높아짐에 따라 환경 보호론자와 악의적인 행위자 모두 최신 기술을 손에 넣을 수 있습니다. 환경 보호 운동가들은 경쟁력을 유지하기 위해 최신 기술의 힘을 활용하여 유리하게 활용할 준비가 되어 있어야 합니다.
판돌피는 현장에서 KWF에 실시간 정보를 제공하는 공격적인 솔루션이 필요했습니다. 판돌피는 밀렵 방지 임무에서 단 몇 초의 차이로도 차이를 만들 수 있다는 것을 알고 있었으며, 실시간 인사이트가 동물의 죽음을 막는 데 직접적인 역할을 할 수 있다는 것을 알고 있었기 때문에 인적 오류를 없애고 네 가지 주요 장애물에 맞설 수 있는 솔루션이 필요했습니다.
창의력을 바탕으로 판돌피는 프로젝트에 필요한 기술과 리소스를 고려했습니다. 판돌피는 현재 필요한 기술의 상당 부분을 사용할 수 있지만, 조만간 하드웨어와 소프트웨어가 출시될 것으로 예상하고 있습니다. 판돌피는 KWF의 팀을 이끌고 드론, AI, GPS 기능을 활용한 접근 방식을 개발하고 있습니다.
"이 프로젝트를 시작할 때 커뮤니티에서 많은 의구심이 있었습니다. 미친 짓이다, 불가능하다, 할 수 없다, 기술이 없다는 말을 들었지만 장기적으로 볼 때 이 프로젝트를 위해 컴퓨터 과학과 드론의 역량이 함께 발전하고 융합되어야 한다고 생각했습니다."
다양한 카메라와 센서를 위험 지역에 배치하여 전 세계 곳곳에서 데이터를 수신하고, 실행 가능한 인사이트를 제공하여 순식간에 의사 결정을 내릴 수 있도록 지원합니다.
판돌피는 "특정 장소에 밀렵꾼이 있다고 가정해 보겠습니다."라며 "밀렵꾼을 추적하고 레인저에게 위치를 알려 밀렵꾼이 동물을 죽이기 전에 이를 저지할 수 있도록 하려는 것입니다."라고 말합니다.
실시간 물체 감지가 필요한 KWF는 정확도와 신뢰성이 높은 모델 출력이 필요했습니다. 네덜란드에 거주하는 판돌피의 KWF 인공지능 팀장 다안 엘팅크(Daan Eeltink)는 여러 가지 옵션을 검토하면서 YOLOv4의 성능과 YOLOv5. YOLOv5 , 몇 가지 차별화 포인트 덕분에 KWF 팀은 프로젝트에 이 솔루션을 선택하게 되었습니다:
KWF는 전 세계에서 모인 자원봉사자, 엔지니어, 인턴들로 구성된 팀에 의존하여 자연 보호 활동에 필요한 기술을 개발하고 있습니다. 인턴 중 다수는 고등학생이며, 그중 일부는 경험이 거의 없거나 아예 없는 YOLOv5. 판돌피는 경험이 거의 없는 인턴들도 3주 이내에 YOLOv5 사이트를 구축할 수 있다는 사실을 확인했습니다.
또한 실험 추적 플랫폼과의 통합을 통해 모델과 데이터세트를 간편하게 미세 조정할 수 있었기 때문에 KWF는 현장에서 YOLOv5 모델의 성능을 극대화할 수 있었습니다.
"YOLOv5 는 정확했고, 우리의 궁극적인 목표인 동물들이 죽기 전에 구할 수 있도록 도와주었습니다."
판돌피는 YOLOv5 이 없었다면 KWF의 팀원들은 좌절했을 것이라고 말합니다. 물체 감지를 구현하기 전에는 보존 프로젝트에 최적의 데이터가 부족했습니다.
2023년 초, KWF는 작업을 비전 AI 제품군의 최신 버전인 Ultralytics YOLOv8 YOLO 비전 AI 아키텍처 제품군의 최신 릴리스입니다.
현재 KWF는 현장의 센서에 물체 감지용 센서( YOLOv5 )를 배포하고 있습니다. 이 장치는 생물학자에게 데이터를 전송하고, 생물학자는 정보를 분석하여 실행 가능한 인사이트를 도출할 수 있습니다. 내년에는 드론 이미지가 포함된 데이터 세트에 대해 YOLOv5 을 훈련시켜 현장에 드론을 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다.
전 세계에는 7종의 바다거북이 있으며 각 바다거북은 멸종 위기에 처해 있습니다. 알을 낳을 때 암컷 바다거북은 해변에 나와 모래에 둥지를 파고 알을 낳습니다. 이 과정은 몇 시간이 걸릴 수 있지만, 일단 완료되면 암컷 바다거북은 물속으로 돌아가 55~65일 동안 모래 속에서 알을 품습니다. 어미가 바다로 떠나면 알은 밀렵꾼이나 포식자, 자연으로부터 거의 방어할 수 없는 상태로 남게 됩니다.
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과거에 바다거북을 추적하기 위한 보호론자들의 접근 방식은 둥지가 있는 해변의 모든 위치를 표시하는 것이었습니다. 해당 지역의 위협이 높으면 환경 보호 활동가들은 그 사이에 둥지를 더 안전한 곳으로 옮기고 부화한 바다거북을 바다로 방류합니다.
이 과정에는 30마일 이상의 해변을 직접 걸어 다니며 둥지를 표시하는 작업이 포함될 수 있습니다. 이 과정을 매일 수행할 수 있는 충분한 인력을 확보하는 것은 특히 코로나19 봉쇄 기간 동안 어려운 일이었습니다.
또한 바다거북 둥지에 표시를 하는 것은 때때로 역효과를 낳기도 했습니다. 밀렵꾼들이 표식이 있는 둥지를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 돼지들도 표식이 근처에 바다거북 둥지가 있다는 것을 알아채고 알을 먹어치우기도 했기 때문입니다.
KWF는 이 과정에서 인력을 줄이고 쉽게 식별할 수 있는 마커로 대체함으로써 개선의 기회를 발견했습니다. 바다거북 둥지를 탐지하고, 위치를 파악하고, 특성을 분석하기 위해 YOLOv5 을 사용하여 자율 항공 시스템을 구축함으로써 생물학자들은 바다거북 둥지의 흔적과 지리적 위치 등 둥지에 대한 정보를 실시간으로 받아볼 수 있어 생물학자들이 직접 해변을 걸으며 둥지를 표시할 필요성을 대체할 수 있게 되었습니다.
눈표범의 두꺼운 흰색 털과 짙은 점박이 장미무늬는 히말라야 지형에서 완벽하게 위장할 수 있게 해줍니다. 야생에서 눈표범은 천적이 없는 최상위 포식자입니다. 하지만 패션과 전통 의학 분야에서 모피와 다른 신체 부위에 대한 수요가 매우 높은 데다 서식지 손실과 분열로 인해 야생에 남은 눈표범은 4,000~6,500마리 정도에 불과한 것으로 추정됩니다.
눈표범을 위한 보존 노력은 눈표범이 서식하는 혹독한 환경의 요인으로 인해 매우 어려운 것으로 입증되었습니다:
게다가 야생에서 눈표범을 발견하는 것은 극히 드문 일입니다. 따라서 KWF는 드론 기술을 활용하여 이 대형 고양이를 추적하고 보호하는 자동화된 접근 방식을 개발하고 있습니다. 현재 드론 기술은 눈표범을 추적하는 데 필요한 조건인 약 20,000~22,000피트 상공에서 작동할 수 있는 수준까지 도달하기 위해 아직 개발 중입니다.
이 기술이 개발되면 KWF는 센서와 드론에 YOLOv5 을 탑재하여 히말라야에 배치할 계획입니다. 추적 목적으로 이 센서와 드론은 보통 바람에 의해 빠르게 날아가는 눈 속 발자국을 감지할 수 있습니다. 이 실시간 정보는 생물학자와 환경 보호 전문가에게 전달됩니다.
카슈미르 세계 재단 방문하기 웹사이트 를 방문하여 도움을 줄 수 있는 방법을 확인하세요. 변화를 만드는 어떻게 도울 수 있는지 알아보세요.
