Apps, Satellites and Sensors To Catch Polluters

Published in Rue89
(France) on 3 June 2015
by Aymeric Marolleau (link to originallink to original)
Translated from by Kathryn Manz. Edited by Laurence Bouvard.
The American nongovernmental organization Conservation International has installed 1,000 cameras with motion sensors in 17 rainforests around the world.

These flora and fauna spies attached to trees have already taken 2 million snapshots since their installment. "We can only monitor global threats if we have studies running at the global scale," explains Jorge Ahumada, executive director of the Tropical Ecology Assessment & Monitoring Network.*

From these images, the experts draw precious information on the evolution of animals and vegetation species, which they cross-check with data from their weather stations — precipitation, humidity, temperature — requiring a lot, sometimes several months, of work.

But since 2013, the processing time has been reduced to just a few hours. By what miracle? The same technology that has for years allowed brands to bring you personalized ads on the Internet or your banker to detect fraud. In two words: big data.

Indeed, in December 2014, Conservation International formed a partnership with the computing company Hewlett-Packard Co., which gives them access to Vertica, HP's big data analysis platform, allowing them to process three terabytes of biodiversity data each year.

Like Conservation International, more and more nongovernmental organizations (NGOs) are resorting to big data to support their battles. Elise Rebut, senior manager at Conservation International, based in Brussels, explains: "Often, we lack data to show the people we talk with — governments, international institutions, foundations — how well-founded our worries are. Today, we have the tools to put precise numbers on our fears."

Thus the American NGO put all of the data from its TEAM program online on the data visualization site, HP Earth insights, so that the public and governments can get a hold of it. The NGOs have access to a new tool for raising people's awareness.

Satellite Images for Watching Over Earth

Deluge of Images

Perched a few hundred miles above our heads, metal boxes full of technology watch over the planet. "The satellites play a major role in the protection of the environment," assures Jean-Pierre Gleyzes, assistant manager of information system management at CNES, the agency that is piloting the French space program. "We have been scrutinizing earth for 30 years, which allows us to precisely measure phenomena like ice melting, deserts progressing or water rising." The means available to countries and their partners are improving. Last year, for example, the European Union, by the way of its space agency, the European Space Agency, started deploying a flotilla of seven satellites called "Sentinel," meant to watch over soils, oceans or even the atmosphere’s composition. It is, for example, thanks to them that the European Maritime Safety Agency identifies, in less than an hour, ships guilty of illegal oil dumping. The numbers from these Sentinels make you dizzy: "From now until the end of 2016, they will have transmitted seven petabytes of data, or seven times all the data collected by the CNES in the last 30 years," says Gleyzes. In addition, these data will be accessible to everyone, "which will allow any scientist or start-up with an innovative idea to use them," he specifies.

In the United States, the small NGO SkyTruth has gone on a crusade against affronts to the environment. Its weapon? Satellites — Landstat, MODIS, Suomi NPP, COSMO-SkyMed, in particular — from which it decrypts images and data to expose to everyone what used to be difficult to show: the damage to the landscape caused by mining and oil drilling or illegal fishing. Its founder, John Amos, assured a Washington Post journalist in 2013: "You can track anything in the world from anywhere in the world."

The former geologist creates mini-documentaries from his observations that are evidence against manufacturers, mixing satellite images and infographics, which are having great success on the Internet.

Big data can also be a precious tool to fight against environmental crime. In India, time is ticking for the tiger — there are barely more than 2,000 of them — because of poaching, as their bones are valued by certain traditional Chinese medicines. Hunters, knowledgeable about the terrain and the feline's habits, have long been several steps ahead of the tiger's defenders.

But the sheriff has a new weapon: computers. Like banks and insurance companies, NGOs are moving toward predictive analysis. Supported by the Snow Leopard Trust and the Indian nonprofit organization Nature Conservation Foundation, the enviro-geek Koustubh Sharma has devised a sophisticated algorithm to anticipate the wrongdoing of poachers.

Analysis of the 25,000 pieces of information collected in the last four decades, from the natural habitat of tigers to the poachers’ transportation and commerce habits, has shed light on 73 sensitive zones where the means of prevention should be concentrated. Another step toward the protection of the animal.

In Indonesia, it's illegal deforestation by palm oil producers that the World Wildlife Fund chose to attack. For that, the organization created a series of interactive maps cataloging the flora, fauna and carbon reserves on the island of Sumatra, where the level of deforestation is one of the highest in the world. They are broadcast on the “Eyes on the Forest” website.

Help from Companies and Individuals

But big data isn't free. "To take advantage of it, serious financial means and human capital are necessary," recognizes Ahumada of Conservation International. The services of statisticians and data scientists who give meaning to the data are necessary. That makes it often inaccessible to nonprofit organizations.

As a result, they result to ploys. Sometimes, they ally themselves with private partners, like Conservation International did with Hewlett-Packard, or WWF did, benefiting from the support of Google to launch its project “Eyes on the Forest.” A public Google Earth actions grant allowed them to hire the developer who created the site, and the Google Maps engine itself provided a platform to save the cost of a server.

NGOs can also count on individuals to innovate in the ways they use big data. Thus, at the last South by Southwest festival, the WWF organized a hackathon, bringing together environmentalists, developers and designers. In uniting their gray matter, they created a mobile app in 24 hours dedicated to the preservation of Monarch butterflies, which are very endangered.

To follow the evolution of the Monarch butterfly population, the Monarchy app is fed by its users’ data, and scans social networks to find photos of orange and black butterflies, which reveal their geolocation. Pierre Cannet, head of the Climate and Energy program at WWF France, observes, "Big data is an incredible opportunity to mobilize communities via social networks and smart phones.”

Data Centers that Pollute

But the relationship between environmental organizations and big data is ambiguous. "The massive deployment of data, while it helps us measure the climate’s evolution, also increases energy consumption. A big part of the data gathered is never used, so consumption must stay rational," points out Cannet.

In the last few years, Greenpeace even launched a campaign for clean big data: #clickclean. The target of its wrath? Data centers, the giant hangars where data about the planet locked in information servers crackles: They emit as much carbon as the aviation sector.

To encourage the giants of the Internet to green their calculation centers, Greenpeace puts them in competition. In 2014, the "teacher's pets" were Apple, Facebook and Google, with respectively 100 percent, 49 percent, and 46 percent of electricity coming from renewable energy sources. The dunce cap goes to Amazon, with only 15 percent clean energy in its data centers.

Big Data Goes to the UN

The trend of putting big data at the service of the planet is making its way to the United Nations. In fact, last year, the U.N. organized the Big Data Climate Challenge, an open competition around the world for projects using big data and analysis in the service of the fight against climate change. Among its prize-winners: Global Forest Watch, supported by 40-some partners, including NASA and the World Resources Institute. This tool, which relies on thousands of satellite images, public data and crowd-sourced information, offers a map that is accessible to everyone and indicates almost in real time the state of forests around the world, in order to help governments and NGOs fight against deforestation. This year, the U.N. is organizing Data for Climate Action, an innovation challenge centered around data shared by public and private actors — banks, telecommunications agencies, energy providers, distributors, media, insurers, transporters … Results to be seen at the COP21.

*Editor’s note: This quote is actually attributed to Badru Magerwa, also a member of TEAM.


Applis, satellites et capteurs pour coincer les pollueurs

Aymeric Marolleau, journaliste

Images et données météo de forêts tropicales, suivi d’images satellites : les ONG écologistes s’appuient sur les capacités croissantes du big data pour traquer à grande échelle les atteintes à l’environnement.

L’ONG américaine Conservation International a installé un millier de caméras munies de capteurs de mouvements dans 17 forêts tropicales autour du globe.

Ces espionnes de la faune et de la flore accrochées aux arbres ont déjà pris 2 millions de clichés depuis leur mise en place. « Nous ne pouvons gérer les menaces à l’échelle mondiale que si nous disposons de données à l’échelle mondiale », justifie Jorge Ahumada, le directeur exécutif du projet TEAM (Tropical Ecology Assessment & Monitoring).

Ses experts tirent de ces images des informations précieuses sur l’évolution des espèces animales et de la végétation, qu’ils recoupent avec les données de leurs stations météo – précipitations, taux d’humidité, température… – au prix d’un long travail, exigeant parfois plusieurs mois d’effort.

Mais depuis 2013, le temps de traitement a été réduit à seulement quelques heures. Par quel prodige ? La même technologie que celle qui permet depuis des années à une marque de vous proposer des publicités personnalisées sur Internet ou à votre banquier de détecter une fraude. En deux mots : big data.

En effet, Conservation International a noué en décembre 2013 un partenariat avec l’informaticien Hewlett-Packard (HP), qui met à sa disposition sa plateforme d’analyse des données massives Vertica afin de traiter trois téraoctets de données de biodiversité chaque année.

À l’instar de Conservation International, de plus en plus d’ONG ont recours aux données massives pour soutenir leurs combats. Elise Rebut, cadre de Conservation International basée à Bruxelles, explique :

« Souvent, nous manquions de données pour démontrer à nos interlocuteurs – gouvernements, institutions internationales, fondations – le bien-fondé de nos inquiétudes. Aujourd’hui, nous avons les outils pour mettre des chiffres précis sur nos craintes. »

Ainsi, l’ONG américaine a mis en ligne l’ensemble des données de son programme TEAM sur le site de data visualisation HP Earth Insights, afin que l’opinion publique et les gouvernements s’en saisissent. Les ONG disposent donc d’un nouvel outil pour sensibiliser les gens.

Images satellites pour surveiller la Terre

Déluge d’images
Perchées à quelques centaines de kilomètres au-dessus de nos têtes, des caisses en métal bourrées de technologies de pointe veillent sur la planète. « Les satellites jouent un rôle majeur dans la protection de l’environnement », assure Jean-Pierre Gleyzes, directeur adjoint DSI (Direction système information) au CNES, l’agence qui pilote le programme spatial français. « Nous scrutons la Terre depuis une trentaine d’années, ce qui nous permet de mesurer précisément des phénomènes tels que la fonte des glaces, la progression des déserts ou la montée des eaux. » Les moyens mis à disposition des États et de leurs partenaires se perfectionnent. L’an dernier, l’Union européenne, par le biais de son agence spatiale, l’ESA, a par exemple commencé le déploiement d’une flottille de 6 satellites dits « Sentinel », chargés de surveiller les sols, les océans ou encore la composition de l’atmosphère. C’est par exemple grâce à eux que l’Agence européenne pour la sécurité maritime (EMSA) identifie, en moins d’une heure, les navires coupables de dégazages sauvages. Les chiffres de ces Sentinel donnent le vertige : « D’ici fin 2016, ils auront transmis 7 pétaoctets de données, soit 7 fois plus que l’ensemble des données réunies par le CNES depuis trente ans », souffle Jean-Pierre Gleyzes. De plus, ces données seront accessibles à tous, « ce qui permettra à n’importe quel scientifique ou start-up avec une idée d’innovation de s’en servir », précise-t-il.
Aux États-Unis, la petite ONG SkyTruth est partie en croisade contre les outrages à l’environnement. Son arme ? Les satellites – Landstat, MODIS, Suomi NPP, COSMO-SkyMed notamment – dont elle déchiffre images et données afin d’exposer aux yeux de tous ce qui hier était difficilement démontrable : les dégâts sur le paysage causés par l’extraction minière et les forages pétroliers ou la pêche illégale. Son fondateur, John Amos, assurait en 2013 à un journaliste du Washington Post :

« Vous pouvez surveiller n’importe quelle activité sur Terre depuis n’importe où. »

L’ancien géologue tire de ses observations des mini-documentaires à charge contre les industriels, mêlant images satellites et infographie, qui rencontrent un grand succès sur le Net.

Le big data peut aussi être un outil précieux pour lutter contre les crimes écologiques. En Inde, les heures du tigre semblent comptées, puisqu’on en dénombre à peine plus de 2 000. La faute au braconnage, car ses os sont très prisés dans certaines médecines traditionnelles chinoises. Les chasseurs, bons connaisseurs du terrain et des habitudes du félin, ont longtemps eu plusieurs coups d’avance sur ses défenseurs.

Mais le shérif a une nouvelle arme : l’informatique. A l’instar des banques et des compagnies d’assurance, les ONG se convertissent à l’analyse prédictive. Soutenu par le Snow Leopard Trust et l’organisation à but non lucratif indienne Nature Conservation Foundation, l’écolo-geek Koustubh Sharma a élaboré un algorithme sophistiqué pour anticiper les méfaits des braconniers.

En analysant 25 000 données recueillies depuis quatre décennies, de l’habitat naturel des tigres aux habitudes de transport et de commerce des braconniers, il a mis en lumière 73 zones sensibles où les moyens de prévention devraient être concentrés. Un pas de plus pour la sauvegarde de l’animal.

En Indonésie, c’est à la déforestation illégale des producteurs d’huile de palme que le WWF a choisi de s’attaquer. Pour cela, il a créé une série de cartes interactives cataloguant la faune, la flore et les stocks de carbone de l’île de Sumatra, où le taux de déforestation est l’un des plus élevés au monde. Elles sont diffusées sur le site Eyes on the Forest.

Aides d’entreprises et recours aux individus

Mais le big data n’est pas gratuit. « Pour en tirer parti, d’importants moyens financiers et humains sont nécessaires », reconnaît Jorge Ahumada, de Conservation International. Ne serait-ce que pour s’offrir les services des statisticiens et des data scientists qui donnent du sens aux données. Cela le rend souvent inaccessible aux organisations à but non lucratif.

Du coup, elles ont recours à des stratagèmes. Parfois, elles s’allient à des partenaires privés, à l’instar de Conservation International avec Hewlett-Packard, ou du WWF, qui a bénéficié de l’appui de Google pour lancer son projet Eyes on the Forest. Une bourse Google Earth Actions publiques lui a en effet permis d’engager le développeur qui a créé le site, et Google Maps Engine a, lui, fourni une plateforme pour économiser les frais d’un serveur.

Les ONG peuvent aussi compter sur les individus pour innover dans l’usage des données massives. Ainsi, à l’occasion du dernier festival SXSWEco, le WWF a organisé un hackathon réunissant des environnementalistes, des développeurs et des designers. En unissant leur matière grise, ils ont créé en 24 heures une application mobile destinée à la préservation des papillons Monarques, très menacés.

Pour suivre l’évolution de leur population, l’application Monarchy est nourrie par les informations de ses utilisateurs et scanne les réseaux sociaux pour y dénicher des photos de papillons orange et noir, dont elle relève la géolocalisation. Pierre Cannet, responsable du programme Climat et énergie au WWF France, observe :

« Le big data est une formidable opportunité pour mobiliser les communautés via les réseaux sociaux et les smartphones. »

Des data centers qui polluent

Mais le rapport des organisations environnementales au big data est ambigu. « Le déploiement massif des données, s’il nous aide à mesurer l’évolution du climat, accroît aussi la consommation d’énergie. Une grande partie des données accumulées ne sont jamais utilisées, or la consommation doit rester rationnelle », pointe ainsi Pierre Cannet.

Ces dernières années, Greenpeace a même lancé une campagne pour un big data propre : #clickclean. L’objet de son courroux ? Les data centers, ces gigantesques hangars où crépitent les données de la planète enfermées dans des serveurs informatiques : ils émettraient autant de carbone que le secteur de l’aviation.

Pour inciter les géants du Net à verdir leurs centres de calcul, Greenpeace les met en compétition. En 2014, les « bons élèves » s’appelaient Apple, Facebook et Google, avec respectivement 100%, 49% et 48% d’électricité issue des énergies renouvelables. Le bonnet d’âne revenait à Amazon, avec seulement 15% d’énergie propre dans ses data centers.

Le big data s’invite à l’Onu
La tendance qui consiste à mettre le big data au service de la planète s’est frayée un chemin jusqu’aux Nations unies. L’an dernier, l’ONU a en effet organisé le Big Data Climate Challenge, une compétition ouverte autour du monde à des projets utilisant les données massives et l’analytique au service de la lutte contre le réchauffement climatique. Entre autres lauréats : le Global Forest Watch, porté par une quarantaine de partenaires, dont la NASA et le World Resources Institute. Cet outil – qui s’appuie sur des milliers d’images satellites, des données publiques et des informations crowdsourcées – propose une carte accessible à tous qui indique presque en temps réel l’état des forêts autour du monde, afin d’aider gouvernements et ONG à lutter contre la déforestation. Cette année, l’ONU organise le Data for Climate Action, un challenge d’innovation autour de données partagées par des acteurs publics et privés (banques, télécoms, fournisseurs d’énergie, distributeurs, médias, assureurs, transporteurs…). Résultats lors de la COP21.
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