Africa-Press – Côte d’Ivoire. A l’heure où l’intelligence artificielle (IA) connait un véritable essor dans des domaines de pointe, l’écologie n’en fait pas exception. Une équipe canadienne, dirigée par l’écologue Nicolas Lecomte de l’université du Moncton, a créé un nouvel outil d’apprentissage profond (“deep learning” en anglais) qui génère des chants d’oiseaux, aidant ainsi les ornithologues à surveiller les espèces rares dans la nature. L’outil, en open source et utilisable sur n’importe quel ordinateur, fait l’objet d’une étude publiée dans la revue Methods in Ecology and Evolution.
Un outil unique en son genre
Identifier les espèces d’oiseaux grâce à leur chant n’a jamais été aussi simple qu’actuellement, avec les nombreuses applications sur smartphones disponibles à la fois pour les écologues et le grand public, comme Birdnet. Mais que se passe-t-il si le logiciel d’identification n’a jamais entendu une espèce d’oiseau auparavant, ou ne dispose que d’un petit échantillon d’enregistrements comme référence ? C’est un problème auquel sont confrontés les ornithologues et les défenseurs de l’environnement qui surveillent certains des oiseaux les plus rares au monde.
C’est donc pour résoudre ce problème que l’équipe de Nicolas Lecomte a développé Ecogen, un outil d’apprentissage profond unique en son genre, capable de générer des sons d’oiseaux réalistes pour compléter les échantillons sonores d’espèces sous-représentées dans les bases de données des ornithologues.
Près de 24.000 enregistrements d’oiseaux utilisés
Concrètement, Ecogen convertit des enregistrements réels de chants d’oiseaux en spectrogrammes (représentations visuelles des sons), puis en génèrent de nouveaux pour augmenter l’ensemble des données sur les espèces rares avec peu d’enregistrements. Ces spectrogrammes sont ensuite reconvertis en audio pour former des identifiants sonores d’oiseaux. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé 23.784 enregistrements d’oiseaux sauvages du monde entier, couvrant 264 espèces.
“Pour évaluer la capacité de notre modèle à fournir des données supplémentaires utiles pour la formation à l’apprentissage profond, nous avons créé un classificateur d’oiseaux chanteurs de base (bécasseaux variables, labbe à longue queue, etc., ndlr). Ce classificateur a ensuite été complété par diverses combinaisons de données, y compris les échantillons que nous avons générés”, expliquent les chercheurs dans leur article.
“Nous montrons que l’ajout d’échantillons générés par Ecogen à un classificateur de chants d’oiseaux a amélioré la précision de la classification de 12 % en moyenne et a amélioré les résultats par rapport aux techniques classiques d’augmentation des données dans 80 % des cas”, se réjouissent les auteurs. Même s’il n’est pas efficace de la même manière en fonction des espèces d’oiseaux, l’outil reste rapide et précis. “Ecogen présente une efficacité de calcul impressionnante et est capable de générer 1000 chants d’oiseaux d‘une durée de 3 secondes en 40 secondes” affirment les chercheurs. Ce qui en ferait la méthode la plus efficace du marché selon eux.
Spectrogramme généré par l’IA Ecogen d’un chant de bécasseau variable (Calidris alpina). Crédits : Nicolas Lecomte
Une aide à la conservation d’espèces rares et menacées
“Il existe un besoin urgent d’outils automatisés, tels que la surveillance acoustique, pour suivre les changements que subit actuellement la biodiversité. Cependant, les modèles d’IA utilisés aujourd’hui pour identifier les espèces dans le cadre de la surveillance acoustique manquent de bibliothèques de référence complètes. Avec Ecogen, vous pouvez combler cette lacune. Pour les espèces dont les enregistrements en milieu sauvage sont limités, comme celles qui sont rares, vous pouvez élargir votre bibliothèque sonore sans perturber davantage les animaux ni effectuer de travail de terrain supplémentaire”, raconte Nicolas Lecomte dans un communiqué.
Pour les chercheurs, le principal objectif de leur outil est donc d’aider à conserver des espèces rares et menacées. Comme les méliphages régents, en danger critique d’extinction, chez qui les jeunes oisillons sont incapables d’apprendre les chants de leur espèce parce qu’il n’y a pas assez d’adultes pour assurer la transmission ! “La création de chants d’oiseaux synthétiques peut contribuer à la conservation des espèces d’oiseaux menacées et également fournir des informations précieuses sur leurs vocalisations, leurs comportements et leurs préférences en matière d’habitat”, ajoutent les auteurs.
Une IA applicable à d’autres animaux ?
Le petit plus qui change la donne, c’est que cet outil pourrait également s’appliquer à d’autres animaux. “Bien qu’Ecogen ait été développé pour les oiseaux, nous sommes convaincus qu’il pourrait être appliqué aux mammifères, aux poissons (eux aussi peuvent produire des sons !), aux insectes et aux amphibiens”, conclut Nicolas Lecomte.
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