Een internationaal team van onderzoekers heeft een nieuw sensornetwerk gebouwd dat twee cruciale activiteiten kan monitoren:namelijk biodiversiteit, of de verscheidenheid van het leven, in een bepaalde habitat of ecosysteem, en identificatie van mogelijke illegale activiteiten zoals houtkap of stroperij in beschermde gebieden. Dit draadloze opnamenetwerk is in staat om de geluiden van een ecosysteem op te nemen met dezelfde kwaliteit als apparaten die tot nu toe zijn gebruikt, maar het is aanzienlijk energiezuiniger en kosteneffectiever. Dit netwerk bestaat uit edge computing-recorders, of apparaten die gegevens bemonsteren en verwerken op de opnamelocatie, met energiebesparingen tot 280%. Het belooft het monitoringproces van biodiversiteit aanzienlijk te stroomlijnen en komt tegemoet aan de dringende wereldwijde behoefte aan nieuwe beoordelingsmethoden die nodig zijn om het mondiale biodiversiteitsevenwicht te handhaven.

"In deze krant, we stellen een goedkope oplossing voor voor een audiorecorder met ingebouwde audioverwerking, als onderdeel van een draadloos sensornetwerk. De ontwikkelde audiorecorder kan in verschillende gebruikssituaties worden gebruikt waarvoor geen kosteneffectieve, schaalbare oplossing voor het monitoren van biodiversiteit bestaat momenteel, zoals het monitoren van bestuivende insecten, of om de toestand van tropische bossen te beoordelen door vocale dieren te observeren, " zegt Victor C.M. Leung, doctoraat, corresponderende auteur en professor aan de afdeling Electrical and Computer Engineering, Universiteit van Brits-Columbia. "Onze tests tonen aan dat een verzameling akoestische geluiden die in 1 minuut zijn opgenomen, slechts 30 seconden nadat de opname is voltooid op de server kan aankomen, bijna realtime prestaties bieden die van grote waarde kunnen zijn bij het volgen van bedreigde diersoorten, of het identificeren van illegale activiteiten zoals houtkap of stroperij in beschermde gebieden, ', voegt professor Leung eraan toe.

De studie is gepubliceerd in IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica in januari 2019.

Cruciaal voor het begrijpen van de structuur en functie van een ecosysteem en het voorspellen van toekomstige veranderingen is te weten welke soorten een ecosysteem bewonen, en hoeveel van elke soort er zijn. Een evenwichtig ecosysteem heeft een gezond biodiversiteitsniveau en is daarom sterk genoeg om stress zoals klimaatverandering en roofdieren te weerstaan. Het waarborgen van het evenwicht van het ecosysteem is daarom van vitaal belang voor het voortbestaan ​​ervan. Een manier om de biodiversiteit te volgen en ervoor te zorgen dat deze in evenwicht is, is door de geluiden te monitoren die dieren uitzenden terwijl ze communiceren binnen hun omgeving. Dit wordt ook wel passieve akoestische monitoring genoemd, en het is naar voren gekomen als een krachtige methode om het voortbestaan ​​van een ecosysteem te behouden. Echter, de hoeveelheid gegevens die wordt verzameld, vereist geautomatiseerde methoden die in staat zijn om de geluiden door tijd en ruimte te samplen en de gegevens door te sturen naar een toegankelijke opslaglocatie. Omdat dit veel kracht vraagt, het blijft een technische uitdaging. Als zodanig, er is momenteel dringend behoefte aan nieuwe beoordelingsmethoden die zowel energiezuinig als kosteneffectief zijn.

"Traditionele methoden voor biodiversiteitsonderzoek omvatten de identificatie en houtkap van soorten, door deskundigen op de opnamelocatie, op basis van wat ze zien en horen op interessante locaties. Dit brengt verschillende nadelen met zich mee, zoals de enorme hoeveelheid tijd en geld om constante resultaten te krijgen over een lange periode en een grote geografische afstand, gebrek aan betrouwbaarheid door menselijke fouten. Gebaseerd op de groeiende erkenning van de ecologische betekenis van de akoestische omgeving, passieve akoestische monitoring komt naar voren als een veelbelovende oplossing voor de dringende, wereldwijde behoefte aan nieuwe methoden voor het beoordelen van biodiversiteit, ', voegt professor Leung eraan toe.

In de toekomst, de onderzoekers streven ernaar om zowel de veelzijdigheid als de efficiëntie van het systeem te optimaliseren. Ze zijn ook van plan de levensduur van de batterij te verlengen door een systeemslaapmodus te implementeren en zonne-energie te integreren als een tweede stroombron voor een langdurige werking. Verder, hun doel is om de audiokwaliteit te verbeteren, kosten verder verlagen, verhoog het aantal knooppunten en installeer antennes ertussen zodat ze een groter netwerk kunnen bestrijken. "Een gedetailleerde analyse om de balans tussen bereik en stroomverbruik te identificeren, kan een interessant onderwerp zijn voor toekomstige verbeteringen van de draadloze recorders, ' merkt professor Leung op.