Aux limites de l’innovation

Le jet de vapeur des baleines est-il révélateur de la santé des océans ?

Des scientifiques tentent de percer les secrets des baleines, des océans, voire de la santé humaine, avec des drones et des programmes avancés d’intelligence artificielle.

Comme de nombreuses autres espèces marines, les baleines sont plus menacées que jamais.
La pollution de l’eau, le bruit, les collisions avec les navires, les filets de pêche, la chasse, sans oublier le stress lié à la perte de l’habitat naturel et aux altérations de la chaîne alimentaire, conspirent tous contre les seigneurs des océans.

L’étude de la santé des baleines ne pouvait se faire jusqu’à présent que par biopsie sur un mammifère mort ou par la poursuite d’un mammifère vivant de manière à s’approcher suffisamment près pour collecter des échantillons d’ADN, des hormones et autres spécimens à partir d’échantillons de tissus ou de matières fécales. Il va sans dire que cette tâche était difficile et potentiellement dangereuse.

Du moins jusqu’à l’arrivée des SnotBot Parley.

Lors d’une expédition récente dans le sud-est de l’Alaska, des scientifiques ont utilisé des drones équipés de boîtes de Pétri et de logiciels d’intelligence artificielle pour collecter les résidus rejetés par les baleines grâce à leur jet de vapeur. Ce jet, qui remonte directement des poumons, renferme des informations essentielles qui pourraient contribuer à faciliter la préservation de ces gigantesques cétacés.

Mais ce n’est pas tout, les chercheurs recueillent également des données précieuses pour la santé humaine, car l’humanité partage avec les baleines nombre de défis liés à l’écologie.

« Nous collectons des données biologiques, de l’ADN, des hormones de grossesse, des hormones de stress et des microbiomes », explique le Dr. Iain Kerr, PDG d’Ocean Alliance, une organisation dédiée à la collecte de données, telles que la toxicologie, le comportement, la bioacoustique et la génétique, sur des baleines et d’autres espèces, afin de mieux suivre l’état de santé des océans.

« La quantité de données qu’il est possible de collecter à partir de cet outil d’apparence si simple est stupéfiante », confie le spécialiste.

Le SnotBot Parley, un drone issu de la coopération entre Ocean Alliance, Parley for the Oceans et Intel, transforme les méthodes de recherche in situ sur les baleines.

Les données consolidées à partir des collectes réalisées permettent de disposer d’un « instantané » biologique inestimable. Non seulement le drone permet d’obtenir des photos d’identification, mais il peut aussi collecter des informations sur l’emplacement d’une baleine, sa taille, son environnement social et son cercle familial.

Drone volant SnotBot
Les drones SnotBot Parley permettent de collecter les données de façon beaucoup moins intrusive. Crédit photo : Christian Miller.

Jusqu’à présent, le SnotBot Parley a été utilisé pour collecter des échantillons dans les jets des baleines bleues, des baleines franches, des baleines grises et des baleines à bosse. Désormais, les orques du sud-est de l’Alaska viennent s’ajouter à cette liste, suite à la toute dernière expédition menée.

Un jet incroyablement intéressant

Les chercheurs ont commencé par essayer de trouver des baleines avec un bateau qui ressemble à un « porte-avions pour drones », selon Ted Willke, ingénieur principal sénior et directeur du Mind’s Eye Lab d’Intel.

Il a dirigé l’équipe ayant écrit les programmes d’intelligence artificielle de collecte et d’analyse des données pour la dernière expédition menée en Alaska.

« Nous avons de très bons capitaines », explique Ted Willke. « Ils connaissent bien ces baies et ces détroits, et ils savent qu’ils ont de bonnes chances de rencontrer des espèces de baleines spécifiques. Par conséquent, nous les suivons dans ces lieux loin de tout. »

Les baleines sont reconnaissables à leur jet, précise Ted Willke.

« C’est un jet de vapeur blanche bien net qui a la forme d’une colonne et qui se remarque facilement sur un arrière-plan de conifères, de ciel et de terre », poursuit Ted Willke.

L’équipage fait décoller les drones du « porte-avions », à environ 3 km de distance. Ils volent à un peu plus de 30 m, afin que la baleine ne remarque pas leur présence. Le drone filme continuellement en haute résolution et lorsqu’il se rapproche de la baleine, il traverse son jet pour capturer ses résidus, appelés également condensât de gaz respiratoire, dans une boîte de Pétri située à l’arrière du drone.

Lancement d'un SnotBot depuis un bateau
Les drones partent d’un bateau ancré suffisamment loin pour ne pas déranger les cétacés.
Crédit photo : Christian Miller.

« C’est vraiment délirant », confie Ted Willke. « Vous vous appuyez sur le bastingage et ce drone vient se poser avec toutes ses pales vrombissantes. Vous l’attrapez dans le ciel alors que vous êtes au large et que le bateau suit le mouvement de la houle. »

Les risques de doigts coupés sont bien réels, ajoute-t-il.

L’analyse en temps réel au service des études

L’équipe analyse le jet ou la vapeur a posteriori, mais regarde la vidéo en temps réel.

« Nous avons écrit un programme qui permet de lire le flux vidéo en direct, au fur et à mesure, et un autre permettant de prendre des séquences de la vidéo et de les placer en mémoire tampon pour analyse instantanée », explique Ted Willke.

Le drone transmet sans fil la vidéo à une fréquence de 60 images par seconde et à une résolution non compressée sur le contrôleur distant, qui la transfère ensuite vers des ordinateurs portables MacBook Pro. Cette image est ensuite traitée par deux programmes analytiques, l’un identifiant les baleines selon la forme de leur queue, tandis que l’autre procède à des analyses volumétriques qui permettent d’évaluer la graisse de la baleine, son diamètre et sa longueur, afin de déterminer si elle est en bonne santé.

Ces données précieuses apportent aux scientifiques des informations qu’ils peuvent immédiatement intégrer dans leurs études de terrain.

« S’il s’agit d’une baleine intéressante qui a déjà été vue, elle peut faire partie d’une étude longitudinale avec un suivi dans le temps », précise Ted Willke. « Il peut être intéressant de suivre ce spécimen, afin d’obtenir un échantillon vraiment représentatif. »

Résoudre des énigmes scientifiques

« Ce qui est intéressant avec les baleines, c’est primo qu’il s’agit d’un mammifère au sommet de la chaîne alimentaire des océans, et deuxio, qu’elles sont très cosmopolites, car on en trouve partout », poursuit Iain Kerr. « Par conséquent, elles constituent un excellent baromètre de la santé des océans, un peu comme le célèbre canari des mineurs. »

Drone volant à travers un jet de vapeur
Équipés de boîtes de Pétri, les SnotBot volent à travers les jets de vapeur des baleines pour collecter des échantillons. Crédit photo : Christian Miller.

Selon Iain Kerr, la santé des baleines peut être corrélée à la santé humaine, un fait qui encourage les gens à prêter attention. D’après lui, il y a 30 ans, la principale menace était la chasse commerciale. Aujourd’hui, les océans sont menacés par un déluge de produits chimiques et autres polluants, par la disparition des habitats et de la nourriture du fait du changement climatique, ainsi que par une augmentation étourdissante de la pollution sonore.

« Ce qui arrive aux baleines aujourd’hui risque fort de se reproduire ultérieurement pour l’humanité », prédit-il. « Au moins 50 % des menaces visant les baleines sont également dangereuses pour les hommes. »

Iain Kerr a affirmé que les anciennes méthodes de suivi de l’état de santé des baleines leur causaient du stress et faussait les résultats. « Nous avons constaté ce problème, que l’on peut appeler l’effet de l’observateur, à savoir que la collecte des données avait un impact sur leur contenu. »

Le spécialiste voit le SnotBot comme une véritable révolution.

« Nous vivons avec un véritable tsunami de données », ajoute Iain Kerr, en précisant que les algorithmes d’intelligence artificielle et d’apprentissage machine développés par Intel ont permis de synthétiser l’afflux de données, certes voulu par les chercheurs, mais parfois trop riche.

Il pense que le SnotBot sera utile à tous les chercheurs, aux quatre coins du monde.

De nombreuses recherches scientifiques se font depuis de gros vaisseaux onéreux, que certains États ne peuvent tout simplement pas se permettre, alors que les drones sont bon marché par comparaison.

« Je pense que nous sommes arrivés à un point de basculement pour la science. Au lieu d’avoir 10 gros navires de recherche autour du monde, nous aurons des milliers de drones peu encombrants qui collecteront des masses de donnés », résume-t-il.

À l’avenir, les équipes continueront à améliorer le projet SnotBot et explorer les facteurs essentiels qui permettront de préserver la santé des baleines.

« Il ne s’agit pas de gadgets construits par la Silicon Valley pour la Silicon Valley. Il s’agit d’utiliser l’intelligence artificielle pour nous aider à sauver la planète et résoudre des énigmes scientifiques », conclut Iain Kerr.

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