XPRIZE Rainforest : la recherche soutenue par IVADO révolutionne la cartographie des forêts tropicales

Montréal, le 16 décembre 2024 – Les travaux de recherche de professeurs de l’Université de Montréal et de Polytechnique Montréal, soutenus par IVADO, ont contribué à la victoire de l’équipe Limelight Rainforest, dans le cadre de la compétition internationale XPRIZE Rainforest qui s’est tenue au Brésil en juillet 2024.

La compétition XPRIZE Rainforest vise à encourager des solutions technologiques capables de surmonter les défis complexes liés à la préservation des forêts tropicales, des écosystèmes essentiels pour la biodiversité mondiale et la régulation du climat. Lors de la compétition, le groupe de travail agissant au sein de l’équipe Limelight Rainforest et mené par Étienne Laliberté, chercheur principal du projet et professeur au Département de sciences biologiques de l’Université de Montréal, a développé une méthode révolutionnaire pour identifier et cartographier les arbres de la canopée sur de vastes zones forestières de manière rapide et précise.

Ce projet novateur a été financé par IVADO dans le cadre du Programme de financement de recherche stratégique « IA, Biodiversité et changements climatiques », qui a notamment permis à l’équipe de recherche à concevoir de nouveaux algorithmes pour cartographier les espèces végétales et leurs signatures phénologiques, en s’appuyant sur les plus récents développements en matière de vision par ordinateur et d’apprentissage profond.

Les drones et l’IA pour cartographier la canopée

La solution de cartographie développée par l’équipe repose sur l’utilisation de drones équipés de caméras haute résolution pour capturer des images détaillées de la canopée. Ces images sont ensuite traitées par une série d’algorithmes d’IA spécialement conçus pour la compétition XPRIZE Rainforest permettant de détecter, segmenter les couronnes, et classifier les arbres formant la strate supérieure de la canopée.

« Participer à la compétition XPRIZE Rainforest nous a permis de repousser les limites de l’IA appliquée au suivi de la biodiversité tropicale », explique Etienne Laliberté, chercheur principal du projet et professeur au Département de sciences biologiques de l’Université de Montréal, “Notre solution est capable de cartographier 100 hectares de forêt tropicale en quelques heures seulement, un exploit qui serait impossible avec les méthodes traditionnelles d’inventaire de terrain à pied, lesquelles sont des milliers de fois plus lentes. », ajoute-t-il.

L’expertise de ce groupe de travail dédié à la cartographie des arbres par drones et IA, combinée à celle d’une équipe multidisciplinaire composée d’écologistes, de scientifiques autochtones et de taxonomistes, a permis à l’équipe Limelight Rainforest d’identifier lors de la phase finale du concours plus de 250 espèces différentes et 700 taxons uniques dans les règnes animal et végétal à partir des observations enregistrées en seulement 24 heures. Ils ont ainsi constaté que l’ensemble des arbres observés dans la zone test de 100 hectares stockaient plus de 3 000 tonnes de carbone dans leurs tiges et leurs branches.

Une technologie innovante au service de la conservation des forêts tropicales

Cette nouvelle avancée technologique ouvre des perspectives prometteuses pour préserver les forêts tropicales, des écosystèmes essentiels à la régulation du climat mondial et au maintien de la biodiversité. En effet, l’utilisation conjointe de l’IA et des prises de vue par drones permet non seulement de cartographier rapidement la biodiversité en identifiant les espèces d’arbres sur de vastes territoires en un temps record, mais aide également à suivre les changements écologiques en détectant les variations dans la composition des espèces au fil du temps.

Sa portée large et rapide constitue ainsi un outil précieux pour promouvoir une gestion durable des forêts, en fournissant des données précises qui facilitent la planification de la conservation, la restauration et la gestion des ressources forestières.

« Grâce à cette innovation, nous pouvons mieux comprendre et protéger les forêts tropicales, essentielles pour la régulation du climat mondial », déclare Hugo Baudchon, co-auteur de l’étude et architecte principal de la solution informatique développée, et présentement étudiant à la maîtrise sous la supervision de Christopher Pal, professeur associé au Département d’informatique et de recherche opérationnelle de l’Université de Montréal, qui a aussi contribué au projet avec d’autres étudiants de son groupe, notamment Martin Weiss, étudiant au doctorat à Polytechnique Montréal

Rendre la protection des ressources forestières accessible et adaptable

Le projet Limelight Rainforest s’inscrit dans un effort global pour améliorer notre compréhension des écosystèmes forestiers tropicaux. « Les forêts tropicales abritent une biodiversité incroyable, mais nous la connaissons encore relativement peu », rappelle le Pr Laliberté. « Notre technologie va nous aider à combler ces lacunes et à promouvoir la conservation. »

Mais la portée de ce projet de pointe ne s’arrête pas là : l’un des objectifs clés était de développer une solution accessible, utilisable avec du matériel grand public et des logiciels libres. « Nous avons conçu notre technologie pour qu’elle puisse être adoptée par les groupes de recherche, les gestionnaires forestiers et les communautés locales à travers le monde », souligne Antoine Caron-Guay, professionnel de recherche dans l’équipe d’Etienne Laliberté et pilote de drone durant la compétition.

« Ce projet démontre l’engagement d’IVADO à soutenir des recherches de pointe qui ont un impact réel sur certains des plus grands défis mondiaux. Nous sommes fier(e)s de contribuer à des innovations aussi impactantes pour la préservation des milieux naturels, et ce n’est qu’un début, affirme Luc Vinet, directeur général d’IVADO, car ce qui est aussi fantastique avec ce projet, est son accessibilité. Tout cela ouvre des perspectives immenses en milieu tropical et au-delà ».

D’ailleurs, Étienne Laliberté se rendra en Équateur au début de l’année 2025 pour former des travailleurs et travailleuses autochtones en Amazonie qui souhaitent utiliser cette technologie pour cartographier les arbres tropicaux, et offrir leurs propres services de suivis rapides de biodiversité.