Les sentinelles de la nuit

Les sentinelles de la nuit

du collège lise ophion

VOUS PRÉSENTENT LEUR PROJET

Notre équipe :

24

Professeurs

Elèves

Mme BOISSON (SVT) Mme CHANOL (Arts plastiques) Mme KWADJANI (Histoire-Géographie)

6e ROURA - 6e TWENKE

Nos partenaires :

Programmation et construction des lampadaires intelligents

08

Introduction

01

Pourquoi avons-nous choisi ce sujet ?

02

Rendre nos lampadaires intelligents autonomes en énergie

09

Problématique

03

Sommaire

Notre rencontre avec Solène de l'association KWATA

Nos expériences et les résultats qu'on a obtenu

10

04

05

Hypothèses : nos idées lumineuses !

Conclusion

11

12

Et après ?

06

Dans la peau de mini-entrepreneurs

Devenir experts en Intelligence Artificielle (IA)

07

1. Introduction

3 espèces de tortues marines viennent pondre sur nos plages de Guyane : la tortue verte, la tortue luth et la tortue olivâtre. Les principales plages de ponte de tortues sont situées à Yalimapo (dans l'ouest) et à Rémire-Montjoly (dans l'est).

Notre collège : le collège Lise Ophion est situé à seulement 10 km de la plage des Salines de rémire Montjoly.Finalement, on est pas si loin de l'une des deux principales plages de ponte de tortues en Guyane !!

A l'est guyanais (là où nous nous trouvons), le suivi des pontes des tortues marines est réalisé par les équipes de l'association KWATA. C'est une association qui agit pour la préservation des tortues marines de Guyane.

Des chiffres inquiétants !

Evolution du nombre de pontes de tortues marines entre 2009 et 2024 sur les 2 principaux sites en Guyane : Awala-Yalimapo (à l'ouest) et l'Ile de Cayenne (à l'est)

Les 3 espèces de tortues marine en Guyane sont classées sur la liste rouge des espèces menacées d'extinction. Les dernières saisons de ponte sont assez inquiétantes, surtout pour les tortues luth.

Tendances du nombre de pontes annuel par espèce et site de ponte entre 2014 et 2025

Comment expliquer ces chiffres inquiétants ?

Beaucoup de menaces pèsent sur les tortues marines. Elles sont exposées à des risques en mer comme sur terre qui diminuement leurs chances de survie.

La pollution lumineuse provoque de nombreuses désorientations de tortues

Parmi les menaces qui pèsent sur les tortues marines : la pollution lumineuse ! C'est l’impact de l’éclairage artificiel nocturne sur les animaux, les végétaux, et les écosystèmes.

A quel moment de leur vie les tortues sont-elles impactées par la pollution lumineuse ?

Les tortues sont impactées par la pollution lumineuse lorsqu'elles sont sur la plage

2. Pourquoi avons-nous choisi ce sujet ?

Désorientées par les éclairages urbains et publics, elles s'épuisent et peuvent se retrouver sur les routes, voire se faire écraser !

Chaque année sur les plages de Cayenne et Rémire-Montjoly des 100aines de tortues sont désorientées !

Les éclairages artificiels à proximité des sites de ponte mettent en danger les tortues marines qui s'orientent à terre grâce aux reflets de la lune et la brillance de la mer.

2. Pourquoi avons-nous choisi ce sujet ?

Avec nos professeurs d'Arts Plastiques et d'Histoire-Géo, on a construit des maquettes de notre ville de demain : c'est une ville durable, respecteuse de l'environnement, qui utilise des énergies renouvelables. Comme nous habitons pas très loin de la mer, la vie maritime doit être une de nos préoccupations majeures. On a donc décidé de prolonger nos maquettes à l'espace littoral !

Notre nouvel objectif : limiter l'impact de la pollution lumineuse de notre ville sur les tortues marines !

3. PROBLEMATIQUE

Comment limiter l'impact de la pollution lumineuse sur les tortues marines de Guyane ?

4. Notre rencontre avec Solène de l'association KWATA

Solène de l'asssociation KWATA nous a expliqué quelles sont les lumières qui posent problème. Les tortues voient mal le rouge. Par contre elles sont très sensibles aux autres couleurs !

Solène nous a aussi présenté des solutions simples, efficaces et qui ne coutent pas beaucoup d'argent pour limiter la pollution lumineuse sur les sites de pontes quand on habite en bord de mer.

Image du prospectus Kwata

Ces solutions sont expliqué dans ce prospectus. Solène nous l'a donné après son intervention au collège

5. Hypothèses : nos idées lumineuses !

Pour limiter les impacts de l’éclairage urbain sur les tortues marines de Guyane, on a formulé plusieurs hypothèses. Notre objectif ce n’est pas de supprimer totalement l’éclairage de notre ville de demain, c’est d’éclairer mieux et de façon plus intelligente !

6. Dans la peau de mini-entrepreneurs

Pendant une après-midi, 3 monsieurs de GDI (Guyane Developpement Innovation) et EDF sont venus nous voir au collège pour nous aider dans notre projet d'éclairage urbain qui préserve les tortues marines. Depuis le début du projet on travaille par groupe. Mr Fayn, Mr Lafontaine et Mr Singh se sont d'abord déplacé dans chaque groupe et nous leur avons présenté nos hypothèses.

On avait plein d'idées différentes, nos partenaires nous ont conseillé de choisir une idée commune qu'on aimerait développer avec la classe. On voudrait tester notre idée de lampadaire "intelligent" ! 1. On voudrait que notre lampadaire ne s'allume qu'à la tombée de la nuit. 2. Comme les tortues voient mal le rouge, on voudrait aussi que notre lampadaire change de couleur et s'allume en rouge quand il détecte une tortue. Cela évitera que la tortue soit désorientée !

6. Dans la peau de mini-entrepreneurs

Notre partenaire GDI nous a donné un document pour nous aider à bien cibler une clientèle, et pour que nos lampadaires intelligents répondent à ses besoins.

7. Devenir experts en Intelligence Artificielle (IA)

Avant de construire nos lampadaire intelligents on doit d'abord comprendre comment entraîner une IA à reconnaitre des images. On a appris à entraîner une IA à reconnaître des poissons et des déchets. Au début, elle fait beaucoup d'erreurs car on ne lui a pas donné beaucoup d'images pour les 2 catégories. Plus on donne d'images à l'IA, moins elle va faire d'erreur. Si on fait une erreur en programmant l'IA, elle pourra se tromper pendant la phase d'entraînement : l'erreur vient de nous, les humains.

Nos diplomes d'experts pour entraîner une IA à reconnaître des images

8. Programmation et construction des lampadaires intelligents

Il s'allume automatiquement à la tombée de la nuit grâce à un capteur de luminosité.

LAMPADAIRE 1

NOTRE PROTOCOLE pour programmer le lampadaire 1 :

1) Sur le site vittasciences on a d'abord fait un test pour afficher sur la carte microbit : - Une icône :( si la luminosité diminue en-dessous de 100 (il commence à faire nuit). - Un icône :) si la luminosité augmente au-dessus de 100 (il commence à faire jour).

On a utilisé le site Vittasciences, et le matériel du kit de programmation Yes We Code !

La carte microbit possède un capteur de luminosité au niveau de ses petites LEDs. La valeur renvoyée varie entre 0 (obscurité) et 255 (luminosité forte).

2) On veut que notre lampadaire ne s'allume qu'à la tombée de la nuit et qu'il reste éteint quant il fait jour pour limiter la consommation d'énergie inutile : on a modifié notre programme pour que toutes les LEDs de la carte microbit s'allument quand la luminosité diminue en-dessous de 100, et qu'elles s'éteingent quand la luminosité augmente au-dessus de 100.

LAMPADAIRE 1

On a ajouté un écran LCD à notre dispositif pour afficher le message "il fait nuit" à la tombée de la nuit, et pour afficher le message "il fait jour" quand le jour se lève.

Avant de construire notre lampadaire, on a fait un schéma de notre dispositif :

Kayth et Loriska programment le lampadaire sur Vittasciences. Pendant ce temps Sleemleica commence à construire la maquette du lampadaire intelligent !

Il s'allume en rouge quand il détecte une tortue avec une caméra "intelligente".

LAMPADAIRE 2

Schéma de nos dispositifs et des résultats attendus :

A quoi il sert ?

Comment il fonctionne ?

Il s'allume en rouge quand il détecte une tortue avec une caméra "intelligente".

LAMPADAIRE 2

Pour programmer nos lampadaires, on a suivi les étapes d'un PROTOCOLE !

On a utilisé le site Vittasciences, et le matériel du kit de programmation Yes We Code !

Suite du protocole que nous avons suivi pour programmer notre lampadaire intelligent

Dans notre reportage vidéo on vous explique comment on a travaillé dans notre groupe. On vous montre aussi les résultats de nos 1ers tests !

LAMPADAIRE 2

9. Rendre nos lampadaires intelligents autonomes en énergie

Notre partenaire EDF (Mr Fayn) est revenu nous voir au collège pour nous expliquer comment est produite l'électricité en Guyane.

Mr FAYN nous montré comment fonctionne un panneau solaire. Le panneau solaire qu'il a utilisé pour faire l'expérience a été prêté par l'entreprise SOLAMAZ.

On aimerait méliorer notre lampadaire pour qu'il fonctionne avec une énergie renouvelable : l'énergie du soleil !

10. Nos expériences et les résultats qu'on a obtenu

PROBLÈME 1 : pourquoi notre lampadaire fait encore des erreurs alors qu'on la entraîné en prenant plusieurs photos de tortues ?

HYPOTHESE : on pense que notre lampadaire fera moins d'erreurs si on prend des photos de la tortue à des distances différentes par rapport à l'objectif de la caméra.

EXPÉRIENCE :

Test de réussite dans la reconnaissance des tortues par l'IA en fonction de la distance qui sépare la tortue de l'objectif de la caméra.

NOTRE PROTOCOLE : On fait varier la distance qui sépare la tortue de l'objectif de la caméra du lampadaire. La luminosité doit toujours rester la même : avec un luxmètre on mesure environ 180 lux, de chaque côté du lampadaire. Avec la règle, on place la tortue à 10 cm de l'objectif, puis on prend 10 photos de la tortue sous différents angles. On éloigne ensuite la tortue et on la place à 20 cm de l'objectif, puis 30 cm, puis 40 cm, puis 50 cm. On prend à chaque fois 10 photos en appuyant sur le bouton A de la carte microbit pour l'entraîner.

10 cm

Tortue luth

Objectif de la caméra "intelligente"

Luxmètre

Règle

Cliquer ici pour voir nos premiers résultats !

Notre expérience ne nous permet pas de savoir la prédiction de l'IA une fois qu'on l'a entraîné. Pour avoir des résultats qui sont plus précis on a utilisé le logiciel de reconnaissance d'images de Vittasciences !

Cliquer ici pour voir l'expérience qu'on a fait sur vittasciences

Cliquer ici pour voir nos résultats !

Donc plus on entraîne la caméra en prenant des photos de la tortue à des distances de plus en plus grandes, moins l'IA fera d'erreurs pour reconnaître la tortue : on a prouvé que notre hypothèse était vraie ! Par contre si la tortue est vraiment très loin du lampadaire, même en entraînant la caméra il fera quand même plus d'erreurs car il a du mal a reconnaître la forme de la tortue. Plus la tortue est loin sur la plage, moins c'est facile de reconnaître sa forme car ça peut être confondu avec autre chose.

10. Nos expériences et les résultats qu'on a obtenu

PROBLÈME 2 : La luminosité extérieure sera-t-elle suffisante sur la plage la nuit pour que notre caméra intelligente reconnaisse les tortues ?

HYPOTHESE : Certains d'entre nous pensent que la lumière de la lune ne sera pas suffisante pour que la caméra reconnaisse les tortues, d'autres pensent que oui.

EXPÉRIENCE :

NOTRE PROTOCOLE : On utilise le logiciel de reconnaissance d'images de Vittasciences. Les lumières artificielles de notre salle de classe ont été utilisées pour l'expérience. 1) Apprentissage - On créer 2 catégories : "tortue" et "humain et prédateurs". - On place la tortue à 60 cm de l'objectif de la caméra de l'ordinateur. - Catégorie 1 : on prend 8 photos de la tortue à des positions différentes. La distance qui sépare la tortue de l'objectif de la caméra ne change pas pendant l'expérience, elle reste toujours de 60 cm. - Catégorie 2 : on fait pareil avec un humain (nous). - On fait varier la luminosité en commençant par la plus élevée, sous les néons du tableau !

Test de réussite dans la reconnaissance des tortues par l'IA en fonction de la luminosité extérieure.

Cliquer ici pour comprendre nos résultats qu'on a obtenu

SUITE DE NOTRE PROTOCOLE : 2) Entraînement - On clique sur le bouton "entraîner le modèle". - On place la tortue à 60 cm de l'objectif de la caméra et on regarde la prédiction de l'IA ! - On clique sur le bouton "zone d'influence" pour voir les zones de l'image les plus pertinentes qui ont permis à l'IA de donner sa prédiction. On a fait la même chose plusieurs fois en faisan varier la luminosité à chaque mesure. A chaque fois on reporte dans notre tableau de données les prédictions de la catégorie "tortue" avant entraînement et après entraînement.

30 lux

15 lux

RÉSULTATS

11. Conclusions

Notre projet a pour but de limiter l'impact de l'éclairage artificiel sur les tortues marines de Guyane. Nos lampadaires intelligents produisent une lumière rouge quand ils détectent une tortue adulte qui vient pondre sur la plage ou bien des émergences de tortues. La lumière rouge ne désoriente pas les tortues, contrairement aux autres couleurs. Ces lampadaires seront placés à proximité des plages, vers les zones passantes : le lampadaire adaptera son éclairage en fonction de la catégorie détectée (tortue ou humain). Grâce à son capteur de luminosité notre lampadaire ne s'allumera qu'à la tombée de la nuit, et il s'éteindra quand le jour se lève, ce qui permettra de ne pas gaspiller de l'énergie inutillement. La détection des tortues à différentes distances de la caméra est validée, cependant notre lampadaire a des limites car une tortue située très loin sur la plage pourrait être confondu avec un humain ou un chien. Plus la tortue sera proche de la caméra moins il fera d'erreurs. Les mesures réalisées en changeant la luminosité nous ont fait nous rendre compte que la lumière de la lune ne sera pas suffisante pour détecter les tortues... Et pourquoi pas une caméra à vision nocture ??? On pourrait entrainer notre lampadaire en prenant de nouvelles photos avec cette caméra.

Bien que notre dispositif soit déjà bien avancé, nous avons encore plusieurs idées pour l'améliorer ! Après l'intervention de Mr Fayn sur la production de l'électricité en Guyane, on aimerait développer nos prototypes de lampadaires pour qu'ils soient alimentés en électricité grâce à une énergie renouvelable : l'énergie du soleil. Nos lampadaires pourraient aussi aider les bénévoles de l'association KWATA qui ont du mal à faire fuire les chiens errants sur la plage qui tuent les tortues ou mangent leurs oeufs. On pourrait améliorer le programme qu'on a fait sur vittasciences en ajoutant une catégorie "chien" et un bloc "production sonore" ! Quand la caméra intelligente détecte un chien, le lampadaire pourrait produire un son qui effraie le chien.

12. Et après ?

• Elaborer un prototype de notre lampadaire intelligent

On a écrit un mail à notre partenaire GDI pour qu'il nous aide à faire un prototype en 3D de notre lampadaire :

12. Et après ?

• Sortie sur la plage des salines de Rémire Montjoly

Pour nous rendre compte des conditions réelles de notre projet, on voudrait l'amener sur la plage des salines à rémire-montjoly, à la tombée de la nuit. Pour ça il faudra qu'on ait trouvé une caméra adaptée pour nous permettre de voir les tortues avec une luminosité très faible. On pourra faire aussi un état des lieux de la pollution lumineuse de la plage !

C'est pour bientôt !L'association KWATA a accepté de nous accompagner sur la plage. On espère qu'on aura la chance de voir une tortue pendant la sortie !

12. Et après ?

• Poursuivre notre projet avec EDF !

Après notre participation à la finale académique du concours CGENIAL en Guyane, le directeur adjoint d'EDF en Guyane, Mr Louis, a voulu nous rencontrer pour nous aider à poursuivre notre projet !

Le mercredi 7 mai, il est venu nous voir au collège. On avait préparé une exposition des maquettes de nos villes de demain, et on lui a montré comment fonctionnent nos lampadaires intelligents ! Notre partenaire EDF nous a invité à venir visiter le barrage de Petit Saut, le plus grand réservoir d'eau de France ! Il permet de fournir plus de la moitié de l'électricité en Guyane !

12. Et après ?

• Un parainage par l'entreprise CITEOS ????

Citeos est une entreprise en Guyane qui créer des solutions technologiques pour améliorer les villes. Elle agit sur l'éclairage public, la mobilité, la consommation d'énergie et la protection de l'environnement, pour rendre les équipements urbains plus performants et les villes plus agréables à vivre.

Après la finale académique du concours Cgenial, notre professeur de SVT Mme Boisson a été contactée par l'entreprise Citeos. Ils nous ont vu sur la chaîne TV locale GuyaneLa1ère et notre projet les a intéressé. Ils nous ont proposé de nous aider à poursuivre notre projet avec eux !!!!

A partir de 15 lux la caméra a plus de mal à reconnaitre la tortue. La zone d'influence n'est plus sa carapace, c'est des zones différentes dans l'image qui ne correspondent pas à la tortue !

Mais quand on diminue encore la luminosité (10 lux), la prédiction "tortue" revient à 100% et on voit que la zone d'influence est éparpillée dans toute l'image !

On a fait des recherches : une nuit de pleine lune et sans aucun éclairage publique, l'intensité lumineuse est d'environ 0,5 lux. C'est encore plus faible que notre dernier test à 10 lux, où la caméra ne reconnaissait plus la zone de l'image qui correspond à la tortue.

Donc même avec un entraînement notre lampadaire fera sûrement beaucoup d'erreurs ! On doit trouver une caméra à vision nocture et essayer de prendre des photos avec cette caméra pour que notre lampadaire fasse moins d'erreurs dans la reconnaissance des tortues la nuit.

Mr Arjune SINGHAssistant technique au NumLab, à GDI (Guyane Developpement Innovation)

Nos premiers résultats

Quand on a pris 10 photos de la tortue à 10 cm de l'objectif, on voit que la bande de LEDs éclaire en rouge tout le temps.

Quand on éloigne la tortue de 10 cm de plus de l'objectif, on voit que la bande de LEDs n'éclaire plus tout le temps en rouge, elle clignote en blanc.

Mais après avoir pris nos 10 photos supplémentaires de la tortue à cette distance, on voit que la bande de LEDs recommence à éclairer en rouge tout le temps.

On a essayé de prendre des photos de la tortue très loin du lampadaire : on voit que même en entraînant la caméra à reconnaître la tortue, le lampadaire se trompe beaucoup plus, la bande de LEDs clignotte plus vite.

Mr Roland FAYNEDF Guyane

Stelyah

Notre expérience avec le logiciel de reconnaissance d'images de Vittasciences

1) Apprentissage : - On créer sur le logiciel 2 catégories d'images : "tortue" et "pas tortue". - On place la tortue à 30 cm de l'objectif de la caméra de l'ordinateur. - Catégorie 1 (tortue) : on prend 8 photos de la tortues avec la caméra de l'ordinateur. Pour être plus précis on a choisi de toujours prendre : une photo de l'avant de la tortue, avant-doit, côté droit, arrière-droit, arrière, arrière-gauche, côté gauche, avant-gauche. - Catégorie 2 (pas tortue) : on a pris plusieurs photos où la tortue n'est pas présente, des photos de nous pour les humains, et on a aussi trouvé dans la banque d'images de vittasciences des photos de chien (les chiens sont une des menaces pour les tortues sur la plage).

2) Entraînement : - On clique sur le bouton "entraîner le modèle". - On place la tortue à 30 cm de l'objectif et on regarde la prédiction de l'IA ! On a fait la même chose 3 fois en éloignant la tortue de l'objectif de 30 cm à chaque mesure. Notre nombre d'image d'entraînement va devenir de plus en plus grand durant notre expérience.

Yaheinn a utilisé un parapluie pour cacher la lumière et garder la même luminosité pendant l'expérience : on a mesuré avec le luxmètre environ 150 lux à toutes les étapes.

Nos résultats obtenus avec Vittasciences

Voilà le tableau de nos résultats :

Mr LafontaineDirecteur de GDI (Guyane Developpement Innovation)