Comment l’IA pourrait révéler les secrets de la vie marine des grands fonds

Quelque part dans l'Atlantique Nord, à plus d'un kilomètre sous sa surface, un récif de corail d'eau froide s'étend sur un mont sous-marin sans nom. Bien qu’elle n’apparaisse jamais sur les cartes, cette forêt sous-marine existe depuis des siècles, augmentant d’un ou deux centimètres chaque année.

Le récif est un habitat et une aire d'alimentation pour des dizaines d'espèces qui en dépendent comme une créature des bois dépend des arbres. Il a survécu aux périodes glaciaires – mais sa capacité à survivre aux pressions croissantes de la pêche industrielle, de l’exploitation minière en haute mer et du changement climatique est en partie une question de données. Si nous ne savons pas qu’il existe, comment pouvons-nous le protéger ?

Un nouveau projet appelé Deep Vision pourrait transformer fondamentalement notre compréhension des profondeurs océaniques en fouillant dans des images et des vidéos largement inexplorées dans les archives de recherche du monde entier. Grâce à l’IA, des milliers d’heures d’images des fonds marins peuvent être analysées pour produire les premières cartes complètes des écosystèmes marins vulnérables dans l’ensemble du bassin atlantique.

Au cours des deux dernières décennies, des véhicules sous-marins robotisés et autonomes ont collecté de grandes quantités d’images des profondeurs marines. Cela représente une ressource extraordinaire – un ensemble d’écosystèmes que la plupart des humains ne verront jamais.

La difficulté est que moins de la moitié de ces images ont déjà été analysées. Une seule plongée peut prendre deux mois à un analyste humain qualifié. Multipliez cela par des milliers de plongées et vous commencerez à comprendre pourquoi ce trésor d’informations est resté en grande partie sous clé.

La solution, j’en suis convaincu, est l’intelligence artificielle.

Dans une recherche publiée en 2022, mes collègues et moi avons montré que l’IA pouvait être entraînée pour analyser avec succès plus de 58 000 images des grands fonds en moins de dix jours. Le modèle d’IA nous a aidé à cartographier la répartition d’un xénophyophore fragile – un organisme unicellulaire géant qui est un indicateur reconnu des écosystèmes marins vulnérables – à une profondeur de 1 200 mètres dans l’Atlantique du Nord-Est. Ce qui aurait pris plusieurs mois à un analyste humain a été accompli en quelques jours.

L’IA assure également la cohérence. Les analystes humains, aussi experts soient-ils, ne sont pas toujours d’accord les uns avec les autres. En effet, ils ne sont pas toujours d’accord avec eux-mêmes : un chercheur identifiant des espèces marines peut classer les spécimens différemment selon les moments. Une machine commet des erreurs, mais elle les commet de manière constante, ce qui signifie que ces erreurs peuvent être identifiées, corrigées et prises en compte.

Forêts des profondeurs

Deep Vision se concentre spécifiquement sur ce que nous appelons les taxons indicateurs d’écosystèmes marins vulnérables, tels que les coraux et les éponges des grands fonds.

Ce sont ces organismes que je considère comme les forêts des profondeurs. Dans un environnement où il n’y a pas de plantes pour fournir un habitat, ces animaux remplissent ce rôle. Ce sont des organismes clés au sens le plus littéral du terme : supprimez-les et l’écosystème s’effondre.

Une fois que l’IA a extrait les observations de biodiversité de l’imagerie, l’étape suivante consiste à créer des modèles d’habitat adéquat – des cartes prédictives qui étendent notre compréhension au-delà des endroits spécifiques où les caméras ont étudié.

Nos recherches montrent que les modèles d'habitat à haute résolution constituent un outil utile dans la gestion spatiale, capable d'éclairer les décisions sur l'emplacement des zones marines protégées. Cependant, la qualité des données sous-jacentes sur les fonds marins reste essentielle à leur performance.

En tant que biologiste marin, on me demande parfois pourquoi les gens devraient se soucier d’une éponge vivant à deux kilomètres sous la surface de l’Atlantique. C’est une question légitime, et la réponse est plus immédiate que ce à quoi la plupart des gens s’attendent. Ces animaux recyclent les nutriments essentiels et jouent un rôle clé dans le cycle du carbone, et cela nous concerne tous.

L’océan est la salle des machines d’un système planétaire de survie, et sa gestion efficace repose sur la meilleure compréhension possible des espèces et des écosystèmes qui le composent.

Si ce projet réussit dans l’Atlantique, les méthodes pourraient être reproduites dans d’autres bassins océaniques. Le Pacifique, l’océan Indien et l’océan Austral présentent tous les mêmes défis : données insuffisantes et vastes territoires inexplorés.

Kerry Howell, professeur d'écologie des profondeurs marines, Laboratoire marin de Plymouth