Lavpris og energieffektiv optagelse af biodiversitets lydlandskaber

Et internationalt team af forskere har bygget et nyt sensornetværk, der kan overvåge to afgørende aktiviteter, nemlig biodiversitet, eller livets mangfoldighed, i et bestemt habitat eller økosystem, og identifikation af mulige ulovlige aktiviteter såsom skovhugst eller krybskytteri i beskyttede områder. Dette trådløse optagenetværk er i stand til at optage et økosystems lyde med samme kvalitet som enheder, der har været brugt til dato, men det er væsentligt mere energi- og omkostningseffektivt. Dette netværk er sammensat af edge computing-optagere, eller enheder, der prøver og behandler data på optagelsesstedet, med strømbesparelser på op til 280 %. Det lover at strømline overvågningsprocessen af ​​biodiversitet betydeligt og adresserer det presserende globale behov for nye vurderingsmetoder, der er nødvendige for at opretholde verdens biodiversitetsbalance.

"I denne avis, vi foreslår en billig løsning til en lydoptager med indbygget lydbehandling, som en del af et trådløst sensornetværk. Den udviklede lydoptager kan bruges i flere forskellige anvendelsestilfælde, hvortil det ikke er omkostningseffektivt, Der findes i øjeblikket skalerbar biodiversitetsovervågningsløsning, til at overvåge bestøvende insekter, eller at vurdere tilstanden af ​​tropiske skove ved at observere vokale dyr, " siger Victor C. M. Leung, Ph.D., tilsvarende forfatter og professor ved Institut for Elektro- og Computerteknik, University of British Columbia. "Vores test viser, at en samling af akustiske lyde optaget på 1 minut kan ankomme til serveren kun 30 sekunder efter, at optagelsen er afsluttet, giver næsten realtidsydelse, som kan være af stor værdi ved sporing af truede arter, eller identificere ulovlig aktivitet såsom skovhugst eller krybskytteri i beskyttede områder, " tilføjer professor Leung.

Undersøgelsen blev offentliggjort i IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica i januar 2019.

Det afgørende for at forstå et økosystems struktur og funktion og forudsige fremtidige ændringer er at vide, hvilke arter der bor i et økosystem, og hvor mange af hver slags der er. Et afbalanceret økosystem har sunde biodiversitetsniveauer og er derfor stærkt nok til at modstå stress som klimaændringer og rovdyr. At sikre økosystemets ligevægt er derfor afgørende for dets overlevelse. En måde at spore biodiversiteten og sikre dens balance er ved at overvåge de lyde, som dyr udsender, når de kommunikerer i deres miljø. Dette kaldes også passiv akustisk overvågning, og det er dukket op som en kraftfuld metode til at bevare et økosystems overlevelse. Imidlertid, mængden af ​​data, der indsamles, kræver automatiserede metoder, der er i stand til at sample lydene på tværs af tid og rum og videresende dataene til et tilgængeligt lagersted. Da dette kræver meget strøm, det er fortsat en teknisk udfordring. Som sådan, der er i øjeblikket et presserende behov for nye vurderingsmetoder, der både er energieffektive og omkostningseffektive.

"Traditionelle metoder til undersøgelse af biodiversitet involverer identifikation og logning af arter, af eksperter på optagelsesstedet, baseret på, hvad de ser og hører på steder af interesse. Dette indebærer adskillige ulemper som den enorme mængde tid og penge til at opnå konstante resultater over en lang periode og en bred geografisk afstand, manglende pålidelighed på grund af menneskelige fejl. Baseret på den voksende erkendelse af den økologiske betydning af det akustiske miljø, passiv akustisk overvågning dukker op som en lovende løsning på det presserende, globalt behov for nye biodiversitetsvurderingsmetoder, " tilføjer professor Leung.

I fremtiden, forskerne sigter mod at optimere systemets alsidighed såvel som effektivitet. De planlægger også at øge batterilevetiden ved at implementere en system-dvaletilstand samt at integrere solenergi som en anden strømkilde for en langvarig drift. Desuden, deres mål er at forbedre lydkvaliteten, yderligere reducere omkostningerne, øge antallet af noder og installere antenner imellem dem, så de kan dække et større netværk. "En detaljeret analyse for at identificere balancen mellem rækkevidde og strømforbrug kan være et interessant emne for fremtidige forbedringer af de trådløse optagere, " kommenterer professor Leung.