Des équipes de recherche sud-africaines s’attaquent au problème mondial de la mauvaise qualité de l’air

De pâles panaches de fumée s’élèvent des cheminées au-dessus des toits rouges des villes du secteur surnommé le « triangle sale », dans le cœur industriel de la province du Gauteng en Afrique du Sud.  Les habitants peuvent presque goûter l’air vicié.  Mais jusqu’à récemment, ils ne savaient pas exactement ce qu’ils respiraient.

C’est désormais possible, grâce à un système de surveillance de l’air à faible coût alimenté par l’intelligence artificielle (IA) et déployé dans tout le Gauteng par une équipe de recherche du South African Consortium of Air Quality Monitoring basée à l’Université du Witwatersrand (Wits). « Nous mettons en pratique la justice environnementale », déclare Lotta Mayana, responsable des études sur l’IA et l’environnement pour le projet AI_r. « Nous donnons aux plus vulnérables les moyens de comprendre ce qu’ils respirent et ce qui les rend malades. »

Les données – niveaux de particules, de dioxyde d’azote, de dioxyde de soufre et de monoxyde de carbone – sont accessibles au public en temps réel, en ligne.  Selon Lotta Mayana, elles fournissent également au gouvernement sud-africain des renseignements essentiels alors qu’il s’efforce de gérer les impacts environnementaux de l’industrie du pays.

« Le gouvernement sud-africain prend très au sérieux la surveillance de la qualité de l’air », affirme Bruce Mellado, chef de l’équipe du projet AI_r. « L’État a déployé des systèmes très coûteux. Mais on ne peut pas tout faire avec ces systèmes. Vous ne pouvez pas les installer tous les kilomètres le long des routes. Pour comprendre réellement la situation sur le terrain et localiser les points chauds, il faut une surveillance beaucoup plus fine et dense. »

C’est ce qui fait du composant matériel du système AI_r une percée : fabriqué localement à un coût d’environ 100 USD (135 CAD), il réduit les coûts de production par un facteur de 2,5.  Cinq cents de ces capteurs seront installés dans le Gauteng. Rien n’est gaspillé – le matériel à faible coût fonctionne s’intègre à la collecte de données existante pour alimenter le système AI_r en temps réel. Grâce à l’apprentissage automatique, il suit et prédit où et quand les niveaux de toxicité augmenteront dans une communauté donnée.

Toutes ces données sont publiées sur un tableau de bord public, ce qui donne aux familles, aux conseils scolaires et aux responsables de la santé publique un outil puissant pour faire face aux dangers quotidiens, et fournit aux chercheuses et chercheurs des renseignements essentiels qui pourraient aider à résoudre un large éventail de problèmes de santé publique à l’avenir.

La mauvaise qualité de l’air touche tout le monde, mais elle est particulièrement nocive pour les enfants, les personnes âgées et les personnes ayant des problèmes de santé. L’Organisation mondiale de la santé estime que la pollution de l’air cause environ sept millions de décès prématurés chaque année, soit plus que le bilan combiné du VIH, du paludisme et de la tuberculose en Afrique. C’est pourquoi il est important de suivre la pollution de l’air et de prendre des mesures pour la réduire – ces mesures contribuent à protéger la santé publique.

Il faut reconnaitre que le public a eu certaines réserves. Dans un pays tristement célèbre pour la surveillance publique exercée à l’époque de l’apartheid, il a fallu rassurer la population à l’égard d’un projet impliquant la surveillance et l’IA.

« Les gens ont du mal à faire confiance à tout ce qui a trait à l’IA ou à la technologie », explique Mpho Mathebula du département de psychologie de l’Université Wits et responsable de la mobilisation communautaire au sein de l’équipe AI_r. Son travail consiste à aider à traduire les aspects techniques du système en informations compréhensibles et utilisables par la population ainsi que par des ministères comme ceux de la Santé et de l’Éducation. « Nous avons expliqué à la communauté ce que font les capteurs : ils mesurent la qualité de l’air. Ils ne remplacent le travail de personne et ne surveillent personne. »

Elle affirme qu’une fois que les gens comprennent l’objectif du projet, ils y adhèrent.

Un autre membre de l’équipe, l’experte en santé publique Mary Kawonga, r donne un exemple tiré du projet pilote mené à Johannesburg et dans ses environs en 2022. « Les communautés locales se battent depuis des années pour améliorer la qualité de l’air. Elles font pression sur le gouvernement pour qu’il agisse, mais elles n’avaient pas vraiment de preuves. Maintenant que ces données sont accessibles en ligne, elles disposent des preuves nécessaires pour étayer leur plaidoyer. »

L’Afrique du Sud s’efforce de lutter contre la pollution, un défi de taille dans un pays dépendant des combustibles fossiles. Mais maintenant, des millions de Sud-Africaines et Sud-Africains disposent des données dont ils ont besoin pour protéger leur santé.

« C'est aussi simple que de porter un masque, explique M. Mellado. « Nous ne parlons pas de freiner l’économie. Cependant, nous pouvons prédire quand ces pics de mauvaise qualité de l’air vont se produire. »

Le CRDI appuie la composante IA du système AI_r, tandis que le professeur Bruce Mellado et son équipe ont collaboré avec des partenaires en Suisse pour concevoir le matériel à faible coût. Le système AI_r a reçu un grand soutien en Afrique du Sud, de la part de décideurs politiques, des médias et d’entreprises locales.  Un article de presse a même suscité l’intérêt du secteur privé, menant à un partenariat avec Evotel, un opérateur national de réseau de fibre optique, qui a contribué à étendre la portée des capteurs.

« Nous déployons la fibre dans de nombreuses communautés des townships sud-africains sous la marque NineNine. Et dans ces communautés, nous constatons aussi une très mauvaise qualité de l’air », explique Albert Oosthuysen, PDG d’Evotel. « C’est pourquoi nous avons contacté Bruce après avoir vu l’article et lui avons offert notre réseau. »

« Il faut de nombreux points de vue pour résoudre un problème. L’action du gouvernement seule ne suffit pas. Le secteur privé seul ne suffit pas. À mon avis, peu importe votre parcours : si vous voyez un problème et que vous vous sentez concerné, vous devriez contribuer à la solution. »

Mellado affirme que la collaboration est essentielle, en particulier pour les solutions en IA. « La collaboration scientifique, la coopération, l’échange d’idées et de connaissances sont au cœur du progrès. Nous avons non seulement pu entrer en contact avec des scientifiques du Nord, mais aussi créer des réseaux au sein des pays du Sud. C’est extrêmement important : si nous développons une solution rentable pouvant être déployée en Afrique du Sud, d’autres pays pourront aussi l’adopter. Une technologie développée en Éthiopie ou au Ghana pourrait également être utile aux Sud-Africains. »

« Et, qu’est-ce que le Canada et d’autres pays peuvent tirer de ces travaux? »

 Pour Lotta Mayana, toutefois, tout revient à quelque chose de plus fondamental. Le droit à un air pur est inscrit dans la Constitution de l’Afrique du Sud : « La qualité de l’air est un droit, pas un privilège. Et tout le monde doit pouvoir respirer un air pur. »

Le projet AI_r s’inscrit dans le programme Intelligence artificielle au service du développement (AI4D), un partenariat entre le CRDI et le Foreign, Commonwealth and Development Office du Royaume-Uni. Il fait partie des travaux sur l’IA appliquée à la santé mondiale, hébergés à l’Université York, au Canada.