L’intelligence artificielle pour lutter contre le plastique ? Surfrider nous présente son projet Plastic Origins

Chez La Green Session on n’est pas du genre à miser sur la technologie pour nous sortir du bourbier dans lequel l’humanité s’est fourré. Non, on est plutôt du genre à miser sur une bonne vielle sobriété heureuse.

Alors quand Surfrider, l’ONG emblématique du surf, nous a contacté pour nous présenter son nouveau projet avec le titre : “L’intelligence au service de la protection de l’Océan”… et ba on a un peu hésité pour ne rien te cacher.

Mais après réflexion, on a décidé de creuser le sujet en allant à la rencontre d’Antoine, le surfeur à l’origine du projet, pour lui poser de plus amples questions sur le fonctionnement, les avantages, mais aussi sur l’empreinte environnementale que génère l’appli…

Salut Antoine, peux-tu te présenter en quelques mots ?

Salut l’équipe de la Green Session.

Je m’appelle Antoine Bruge. Je suis avant tout un passionné de nature et de sports (natation, sauvetage sportif, surf, sports de montagne, etc.).

Pendant mes études, je me suis intéressé à l’eau sous toutes ses formes : eau potable, eaux usées, fonctionnement des nappes phréatiques, hydrobiologie et enfin biologie marine.

Il y aura bientôt cinq ans (en 2016), j’ai eu la chance d’intégrer l’association Surfrider Foundation Europe. Je suis aujourd’hui chef de projet en charge du projet Plastic Origins et également spécialiste de la pollution plastique pour l’association.

Peux-tu présenter rapidement tes principales missions chez Surfrider ?

Ma mission principale est de coordonner le travail de développement et de collecte de données du projet Plastic Origins, un projet qui vise à cartographier la pollution plastique des rivières.

En parallèle, je développe un autre projet de science participative qui consiste à mettre à disposition de nos bénévoles un kit d’échantillonnage et d’analyse des microplastiques.

Je contribue également aux autres travaux de l’association qui concernent le sujet de la pollution plastique : projets d’éducation, de sensibilisation ou de lobbying.

Enfin, je suis amené à représenter l’association dans divers événements et comités consultatifs.

En quoi consiste le projet Plastic Origins ?

Le projet Plastic Origins est un projet de science participative visant à cartographier la pollution plastique des fleuves et rivières de France et d’Europe.

Le projet utilise un algorithme d’intelligence artificielle pour détecter et compter les déchets échoués sur les berges des rivières. Les volontaires peuvent filmer les berges via l’application qui analyse la vidéo, détecte automatiquement les déchets visibles, les comptabilise, les géolocalise et les classe selon leur type. Les déchets peuvent également être signalés et classés manuellement.

A qui s’adresse cette application ?

Plastic Origins est un projet de science participative. Surfrider cherche à impliquer un maximum de bénévoles, d’associations et de techniciens de rivières dans la collecte de données. Tout citoyen peut y participer. La collecte de données sur le terrain est ouverte à tous et peut se faire à pied en longeant les berges ou en kayak. Plus vous serez nombreux à parcourir les fleuves et rivières pour collecter des données, plus la carte de la pollution plastique sera précise et étendue. 

Les outils informatiques (sites internet, bases de données, intelligence artificielle, etc.) utilisés dans le cadre du projet ont été majoritairement développés par des bénévoles. Cela a permis de réduire drastiquement le coût du projet. Sans leur aide précieuse, ce projet n’aurait pu voir le jour.

Pourquoi lancer ce projet ? Quel est le constat de départ ? Quelle problématique souhaitez-vous adresser ?

L’océan est menacé par la pollution plastique. Je pense que tout le monde le sait maintenant. C’est la seconde menace la plus importante qui pèse sur l’océan après le changement climatique. On le constate tous sur nos plages.

Ce qui est moins connu c’est que nous contribuons tous quelque soit notre localisation à la pollution plastique. Nos déchets, jetés volontairement ou non, peuvent finir dans la rivière toute proche et dériver au fil de l’eau jusqu’à la mer. Des villes comme Paris ou Lyon, situées loin de la mer, contribuent ainsi fortement à la pollution plastique.

Il y a donc beaucoup de choses à faire pour réduire les quantités de déchets qui circulent dans les cours d’eau.

Mais par où commencer ?

Où mettre en place des actions en priorité ?

Il n’existe à ce jour que très peu de données sur la pollution plastique des rivières et la surveillance de cette pollution n’est mise en place dans aucun pays européen (à la différences d’autres polluants comme certains métaux lourds, les nitrates, etc. qui sont des indicateurs du bon état écologique défini par la directive cadre sur l’eau).

A quoi va servir de cartographier la pollution des cours d’eau ? Quelles seront les actions entreprises ensuite ?

Cette cartographie permettra d’identifier les territoires les plus touchés, de proposer des solutions aux acteurs locaux et de mesurer l’évolution de la pollution dans le temps.

Surfrider fera remonter les résultats du projet à l’échelle nationale et européenne pour sensibiliser les décideurs politiques et les inciter à agir.

Localement, les acteurs locaux pourront utiliser ces données pour dénoncer les zones les plus polluées et mettre en avant la nécessité d’agir contre cette pollution.

Les données collectées seront accessibles et téléchargeables par tous depuis le site https://www.plasticorigins.eu/. Grâce à ces résultats, la fondation saura où agir et sera capable de mesurer l’efficacité de nos actions.

Peux-tu nous donner des exemples concrets d’actions qui seront réalisées grâce aux résultats de l’application ?

Oui, bien sûr, ces actions sont de deux types :

1. Un lobbying national et européen pour faire passer des réglementations ambitieuses pour la protection de l’environnement. Surfrider a, en coalition avec d’autres associations, poussé l’instauration de la directive sur les plastiques à usage unique. Cette directive est un vrai pas en avant qui va, par exemple, rendre l’interdiction des sacs plastique à usage unique obligatoire dans tous les pays européens. Beaucoup d’autres produits pour lesquels des solutions durables existent sont concernés. La France est d’ailleurs en avance sur ces sujets et nous pouvons en être fiers. Pour arriver à ce résultat, il a fallu collecter des données sur le terrain pour justifier les mesures et convaincre les élus. Nos programmes de science participative et notamment Plastic Origins, jouent ce rôle!
   
   
2. Un lobbying plus local pour inciter les villes et agglomérations à prendre des mesures pour réduire la présence de déchets sauvages sur leur territoire. Pour cela, nous avons commencé à rédiger des fiches décrivant des actions concrètes à mettre en place sur la base d’initiatives existantes. Surfrider privilégie toujours la réduction à la source sur les mesures curatives parce qu’on ne le répétera jamais assez, le meilleur déchet est celui que l’on ne produit pas. Pas de déchet, pas de problème ! Ces mesures incluent des initiatives pour sécuriser les conteneurs à déchets et éviter que le vent ne les renverse, des exemples pour équiper les grilles d’eaux pluviales de messages de sensibilisation (exemple, la mer commence ici), des conseils pour effectuer une campagne de sensibilisation contre les déchets jetés dans les toilettes (cas du coton tige qu’on retrouve sur les plages) et bien d’autres encore. L’idée est de faciliter la prise de décision des élus et donc la mise en place de ces actions.

Avez-vous des objectifs chiffrés pour ce programme ? (quantité de matière collectée, nombre de volontaires espérés…)

Oui, nous avons beaucoup d’indicateurs pour suivre l’avancée du projet. D’ici à 2023, nous souhaitons avoir des données sur plus de 100 rivières majeures et impliquer plus de 300 personnes chaque année dans la collecte de données sur le terrain.

Cela signifie parcourir plus de 2000 km en kayak ou à pied le long des berges chaque année. C’est un travail de mobilisation conséquent que nous allons mener au fur et à mesure ! Il nous faudra évidemment plus que 300 bénévoles pour parcourir tous les fleuves européens. Nous comptons donc sur chacun d’entre vous pour nous aider dans cette lourde tâche !

Pourquoi se focaliser uniquement sur les déchets présents sur les berges et non pas ceux qui dérivent ?

Surfrider a, par le passé, testé la mise en place de filets et de barrages flottants en rivière. Ces techniques se sont révélées peu efficaces et difficilement duplicables. L’essentiel de la pollution plastique circule en période de crue, quand il n’est pas possible d’installer de tels systèmes (les troncs d’arbre et les branches dérivants au fil de l’eau pourraient détruire le matériel ou mettre en danger les opérateurs).

Ainsi, l’étude des déchets échoués sur les berges nous a semblé plus adaptée, ceux-ci étant des indicateurs de la pollution plastique circulant dans les cours d’eau. Surfrider s’est, dans un premier temps, intéressée aux déchets échoués sur les berges en réalisant des collectes mensuelles sur des zones précises. Les résultats ont apporté des éléments intéressants sur la composition des déchets retrouvés mais la méthode n’a pas permis de suivre l’évolution de la pollution dans le temps, ni de comparer la pollution d’une zone à une autre. Les zones choisies étaient beaucoup trop différentes les unes des autres pour être comparées (différence de pente de berge, de végétation, d’hydromorphologie). Le développement de la végétation sur les sites étudiés a également affecté l’échouage des déchets et notre capacité à comparer les données d’une année sur l’autre.

Quel est le rôle de l’intelligence artificielle dans ce projet ?

La méthode que nous proposons pour mesurer la pollution plastique des fleuves et rivières s’inspire d’une méthode utilisée en mer par les scientifiques depuis de nombreuses années pour étudier les mammifères marins, les tortues et parfois les macrodéchets.

Elle se présente comme suit : un observateur, positionné à l’avant d’un bateau qui fait route, relève les coordonnées GPS de sa position dès qu’il repère ce qu’il est en charge d’observer. Nous avons décidé de reproduire cette méthode en rivière pour étudier la pollution plastique. Elle permet de collecter des données sur de grandes distances (de 500 mètres à plusieurs kilomètres) et ainsi d’avoir une vision plus exhaustive de la pollution plastique d’un tronçon de rivière.

Nous observons et géolocalisons manuellement les déchets à l’aide de l’application Plastic Origins ou détectons les déchets en filmant les berges à l’aide d’un algorithme intelligence artificielle. Les résultats permettent de générer un indicateur égal au nombre de déchets détectés par kilomètre de berge.

Pourquoi avoir choisi le format vidéo pour la collecte des informations ?

L’intelligence artificielle permet de supprimer le « biais observateur ». Chaque observateur apporte une erreur qui lui est propre. L’intérêt de faire de la détection et non de l’observation est de remplacer cette erreur variable (celle des observateurs) par une erreur constante et connue (celle de l’algorithme de détection). Elle nous permet de générer des données fiables et robustes à travers un projet de science-participative. 

La cartographie de la pollution des cours d’eau nécessite l’envoi et l’analyse de milliers de vidéos. Cela va générer une pollution numérique importante. Avez-vous prévu de mesurer et limiter cette pollution ? 

C’est exact et nous travaillons sur ce sujet. Les bénévoles qui travaillent sur les outils numériques sont très sensibles à ça. Aujourd’hui, les vidéos sont capturées via l’application smartphone puis envoyées sur un serveur sur lequel tourne l’IA. Nous travaillons à l’optimisation du modèle d’IA pour le miniaturiser et faire en sorte qu’il puisse tourner directement dans un smartphone. Une thèse est en cours pour nous aider à atteindre cet objectif, qui permettra d’économiser un transfert de données inutile. 

Nous envisageons également de faire tourner nos serveurs sur les périodes propices aux énergies renouvelables (en journée pour le solaire par exemple) et sur les créneaux horaires où la demande est faible.

Enfin, nous allons estimer et suivre l’empreinte carbone du projet à l’aide de la calculatrice intégrée au serveur.

Etes-vous sûr que cette appli n’est pas une fausse bonne idée et que l’impact global sera positif ?

Je pense qu’il faut relativiser. Aujourd’hui, de plus en plus d’entreprises utilisent l’IA. Elles font de grandes choses, et pour certaines, pas toujours les bonnes choses. Je ne suis pas un fan inconditionnel des nouvelles technologies mais je pense qu’on doit savoir s’en emparer pour faire les bonnes choses dont protéger l’environnement. L’impact carbone des outils numériques utilisés par notre projet sera probablement plus faible que celui de la voiture qui nous permet de nous déplacer ou du vélo électrique apporté par le père noël, et il sera négligeable en comparaison des tonnes d’images et de vidéos qui sont déposées et sauvegardées à vie sur nos réseaux sociaux.

L’application est-elle déjà en service ?

Oui, elle est disponible en anglais et en Français sur iOS et Android. Vous trouverez un lien directe sur le site dédié au projet : www.plasticorigins.eu

Quels sont les premiers résultats observés à ce jour ?

Pour le moment, on observe que les zones les plus impactées se situent la plupart du temps en aval des villes et agglomérations importantes. Les données que nous avons recueillies sont encore très limitées. Nous aurons plus de résultats d’ici quelques mois pour tirer d’autres conclusions.

Quels sont les principaux partenaires du projet ?

Les partenaires techniques : Data For Good, Simplon.co, Microsoft, Heuritech, METSYS.

Les partenaires financiers : Gobi, Sogeti, GROUPE MACIF, Nature et Découvertes, ADEME, le Ministère de la transition écologique, la Direction interrégionale de la mer SA & PACA, la fondation ANCA.

Comment nos lecteurs peuvent-ils participer à ce projet ? 

Il suffit de participer à une petite formation de 30 minutes. Chacun est alors libre et compétent pour aller sur le terrain, utiliser l’application et collecter des données.

Et pour finir, aurais-tu un autre projet ou rider à nous conseiller pour notre prochaine interview ?

Oui, je vous propose de quitter l’océan pour partir en forêt et découvrir le formidable projet de l’association ASPAS : les réserves de vie sauvage.

L’idée : ne rien faire. Acquérir des terrains et les laisser en libre évolution. Ces zones deviennent de véritables réserves de biodiversité. Beaucoup d’entreprises cherchent à compenser leurs émissions carbone en plantant des arbres. Je pense que c’est une fausse solution et qu’il est préférable (outre réduire d’abord ces émissions) de protéger les espaces naturels existants et de les laisser évoluer naturellement. Cela favorise la diversité des essences, la qualité du sol et rendra ces forêts plus résilientes aux changements climatiques.

Pour en savoir plus, prenez contact avec Clément Roche, il est passionné et passionnant !