Une aile intelligente pour le suivi aérien automatisé et à bas coût de la mégafaune marine – SMART-WING

La mégafaune marine comprend les mammifères marins, les tortues marines, les requins et les raies qui sont de plus en plus menacés. Ces espèces sont présentes en faibles densités sur de vastes zones. Une méthode de suivi efficace et à grande échelle est donc nécessaire pour identifier et protéger leurs habitats critiques. Les drones sont des technologies émergentes à faible coût et émission carbone pour suivre la mégafaune depuis les airs. Cependant, les relevés par drone ne parviennent pas à fournir à la fois une large couverture spatiale et une haute résolution d’image. Plus l’altitude du drone est élevée, plus la couverture spatiale est large mais au détriment de la résolution d’image. Pourtant, une résolution d’image élevée est essentielle pour obtenir des identifications d’espèces précises et des mesures corporelles des individus. Pour rompre ce compromis entre couverture spatiale et résolution d'image, SMART-WING ambitionne de concevoir une méthodologie de suivi adaptative basée sur une aile intelligente capable de basculer entre les modes haute et basse altitude.

Nous intégrerons un modèle d’intelligence artificielle (IA) dans une aile à décollage et atterrissage vertical. L'aile sera d’abord programmée en mode haute altitude (160 m, résolution au sol de ~2 cm/pixel) pour une large couverture spatiale. En cas de détection de mégafaune, elle descendra en altitude (40 m) et suivra dynamiquement l'animal afin d’acquérir des images haute résolution (~0,5 cm/pixel), multipliant ainsi par 4 la résolution au sol. Nous faisons l'hypothèse que cette méthode fournira une résolution d'image accrue sans compromettre la couverture spatiale.

Nous implémenterons SMART-WING dans le vaste lagon de Mayotte abritant des populations exceptionnelles mais mal connues de mammifères, tortues, requins et raies. SMART-WING fournira de nouvelles informations écologiques sur les populations de mégafaune à faible coût financier et carbone en vue de l'identification de zones clés pour leur protection. Le projet a 3 objectifs:
1) Développer un prototype d'aile intelligente. Nous développerons une aile abordable, endurante, éco-responsable et facile d’utilisation, capable de voler horizontalement et verticalement. Elle sera équipée d’un mini-ordinateur embarquant un modèle léger d’IA pour détecter la mégafaune en temps réel. Nous programmerons un algorithme de re-routage sur le pilote automatique afin d’adapter la trajectoire aux détections en temps réel. Le prototype sera testé en Méditerranée puis à Mayotte pour améliorer progressivement sa performance.
2) Suivre les abondances et les caractéristiques corporelles de la mégafaune. Nous déploierons l’aile pour suivre la mégafaune sur des milliers d’hectares dans les habitats côtiers de Mayotte pendant 2 saisons et 2 années successives. Nous analyserons les images collectées avec un modèle d'IA, quantifiant le gain de performance lors du passage du mode haute à basse altitude. Nous appliquerons ensuite ce modèle aux images haute résolution pour estimer les abondances des espèces et les tailles et conditions corporelles des individus.
3) Simuler des scénarios d'aires marines protégées (AMPs). Nous construirons des modèles statistiques pour relier les abondances des espèces à des prédicteurs environnementaux afin de fournir des prédictions d'abondance dans les zones non surveillées de Mayotte. Nous utiliserons ensuite des algorithmes de planification systématique de la conservation pour dériver des scénarios d’AMPs strictes afin de sauvegarder la mégafaune tout en prenant en compte la perte des captures de pêche.

SMART-WING catalysera le développement d'une nouvelle génération de drones capables d'ajuster dynamiquement leur trajectoire pour un suivi optimisé des espèces rares et vulnérables. Il favorisera les interactions transversales entre les scientifiques en robotique (I3S, ISEN), en intelligence artificielle (LIRMM), en écologie marine (CUFR, MARBEC) et en gestion de l'environnement (OFB-PMM).