Un team internazionale di ricercatori ha costruito una nuova rete di sensori in grado di monitorare due attività cruciali, vale a dire la biodiversità, o la varietà della vita, in un particolare habitat o ecosistema, e l'identificazione di possibili attività illegali come il disboscamento o il bracconaggio nelle aree protette. Questa rete di registrazione wireless è in grado di registrare i suoni di un ecosistema con la stessa qualità dei dispositivi utilizzati fino ad oggi, ma è significativamente più efficiente dal punto di vista energetico ed economico. Questa rete è composta da registratori di edge computing, o dispositivi che campionano ed elaborano i dati nel luogo di registrazione, con un risparmio energetico fino al 280%. Promette di semplificare in modo significativo il processo di monitoraggio della biodiversità e affronta l'urgente necessità globale di nuovi metodi di valutazione necessari per mantenere l'equilibrio della biodiversità nel mondo.

"In questo documento, proponiamo una soluzione a basso costo per un registratore audio con elaborazione audio a bordo, come parte di una rete di sensori wireless. Il registratore audio sviluppato può essere utilizzato in diversi casi d'uso per i quali non è conveniente, attualmente esiste una soluzione scalabile per il monitoraggio della biodiversità, come monitorare gli insetti impollinatori, o per valutare lo stato delle foreste tropicali osservando animali vocali, " dice Victor C. M. Leung, dottorato di ricerca, autore corrispondente e docente presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università della Columbia Britannica. "I nostri test dimostrano che una raccolta di suoni acustici registrati in 1 minuto può arrivare al server solo 30 secondi dopo che la registrazione è terminata, offrendo prestazioni quasi in tempo reale che potrebbero essere di grande valore nel tracciare le specie in via di estinzione, o identificare attività illegali come il disboscamento o il bracconaggio in aree protette, " aggiunge il professor Leung.

Lo studio è stato pubblicato su IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica nel gennaio 2019.

Fondamentale per comprendere la struttura e la funzione di un ecosistema e prevedere i cambiamenti futuri è sapere quali specie abitano un ecosistema, e quanti ce ne sono di ogni tipo. Un ecosistema equilibrato ha livelli di biodiversità sani ed è quindi abbastanza forte da resistere a stress come il cambiamento climatico e i predatori. Garantire l'equilibrio dell'ecosistema è quindi vitale per la sua sopravvivenza. Un modo per monitorare la biodiversità e garantirne l'equilibrio è monitorare i suoni che gli animali emettono mentre comunicano all'interno del loro ambiente. Questo è anche chiamato monitoraggio acustico passivo, ed è emerso come un potente metodo per preservare la sopravvivenza di un ecosistema. Però, la quantità di dati raccolti richiede metodi automatizzati in grado di campionare i suoni nel tempo e nello spazio e di trasmettere i dati a una posizione di archiviazione accessibile. Poiché questo richiede molta potenza, rimane una sfida tecnica. Come tale, vi è attualmente un urgente bisogno di nuovi metodi di valutazione che siano sia efficienti dal punto di vista energetico che economici.

"I metodi tradizionali di indagine sulla biodiversità comportano l'identificazione e il disboscamento delle specie, da esperti nel luogo di registrazione, in base a ciò che vedono e sentono nei luoghi di interesse. Ciò implica diversi svantaggi come l'enorme quantità di tempo e denaro per ottenere risultati costanti su un lungo periodo di tempo e un'ampia distanza geografica, mancanza di affidabilità a causa di errore umano. Sulla base del crescente riconoscimento del significato ecologico dell'ambiente acustico, il monitoraggio acustico passivo sta emergendo come una soluzione promettente per l'urgente, necessità globale di nuovi metodi di valutazione della biodiversità, " aggiunge il professor Leung.

Nel futuro, i ricercatori mirano a ottimizzare la versatilità e l'efficienza del sistema. Hanno anche in programma di aumentare la durata della batteria implementando una modalità di sospensione del sistema e integrando il solare come seconda fonte di alimentazione per un'operazione di lunga durata. Per di più, i loro obiettivi sono migliorare la qualità audio, ridurre ulteriormente i costi, aumentare il numero di nodi e installare antenne tra di loro in modo che possano coprire una rete più ampia. "Un'analisi dettagliata per identificare l'equilibrio tra portata e consumo energetico potrebbe essere un argomento interessante per futuri miglioramenti dei registratori wireless, "Commenta il professor Leung.