Ett internationellt team av forskare har byggt ett nytt sensornätverk som kan övervaka två avgörande aktiviteter, nämligen biologisk mångfald, eller livets mångfald, i en viss livsmiljö eller ekosystem, och identifiering av möjliga olagliga aktiviteter såsom skogsavverkning eller tjuvjakt i skyddade områden. Detta trådlösa inspelningsnätverk kan spela in ett ekosystems ljud med samma kvalitet som enheter som har använts hittills, men det är betydligt mer energieffektivt och kostnadseffektivt. Detta nätverk består av edge computing-inspelare, eller enheter som samplar och bearbetar data på inspelningsplatsen, med energibesparingar på upp till 280 %. Den lovar att avsevärt effektivisera övervakningsprocessen av biologisk mångfald och åtgärdar det akuta globala behovet av nya bedömningsmetoder som är nödvändiga för att upprätthålla balansen i världens biologiska mångfald.

"I det här pappret, vi föreslår en lågkostnadslösning för en ljudinspelare med inbyggd ljudbehandling, som en del av ett trådlöst sensornätverk. Den utvecklade ljudinspelaren kan användas i flera olika användningsfall där det inte är kostnadseffektivt, Det finns för närvarande en skalbar lösning för övervakning av biologisk mångfald, för att övervaka pollinerande insekter, eller för att bedöma tillståndet i tropiska skogar genom att observera vokala djur, " säger Victor C. M. Leung, Ph.D., motsvarande författare och professor vid institutionen för elektro- och datateknik, University of British Columbia. "Våra tester visar att en samling akustiska ljud inspelade på 1 minut kan anlända till servern bara 30 sekunder efter att inspelningen har avslutats, ger nästan realtidsprestanda som kan vara av stort värde för att spåra hotade arter, eller identifiera olaglig aktivitet som skogsavverkning eller tjuvjakt i skyddade områden, ", tillägger professor Leung.

Studien publicerades i IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica i januari 2019.

Av avgörande betydelse för att förstå ett ekosystems struktur och funktion och förutsäga framtida förändringar är att veta vilka arter som lever i ett ekosystem, och hur många av varje slag det finns. Ett balanserat ekosystem har sunda nivåer av biologisk mångfald och är därför starkt nog att motstå påfrestningar som klimatförändringar och rovdjur. Att säkerställa ekosystemets jämvikt är därför avgörande för dess överlevnad. Ett sätt att spåra biologisk mångfald och säkerställa dess balans är genom att övervaka de ljud som djur avger när de kommunicerar i sin miljö. Detta kallas även passiv akustisk övervakning, och det har dykt upp som en kraftfull metod för att bevara ett ekosystems överlevnad. Dock, mängden data som samlas in kräver automatiserade metoder som kan sampla ljuden över tid och rum och vidarebefordra data till en tillgänglig lagringsplats. Eftersom detta kräver mycket kraft, det är fortfarande en teknisk utmaning. Som sådan, Det finns för närvarande ett akut behov av nya bedömningsmetoder som är både energieffektiva och kostnadseffektiva.

"Traditionella metoder för undersökning av biologisk mångfald innefattar identifiering och loggning av arter, av experter på inspelningsplatsen, baserat på vad de ser och hör på platser av intresse. Detta innebär flera nackdelar som den stora mängden tid och pengar för att få konstanta resultat över en lång tidsperiod och ett stort geografiskt avstånd, bristande tillförlitlighet på grund av mänskliga fel. Baserat på det växande erkännandet av den ekologiska betydelsen av den akustiska miljön, passiv akustisk övervakning växer fram som en lovande lösning på det akuta, globalt behov av nya metoder för bedömning av biologisk mångfald, ", tillägger professor Leung.

I framtiden, forskarna strävar efter att optimera systemets mångsidighet och effektivitet. De planerar också att öka batteritiden genom att implementera ett systemviloläge samt integrera solenergi som en andra kraftkälla för en långvarig drift. Vidare, deras mål är att förbättra ljudkvaliteten, ytterligare minska kostnaderna, öka antalet noder och installera antenner mellan dem så att de kan täcka ett större nätverk. "En detaljerad analys för att identifiera balansen mellan räckvidd och strömförbrukning kan vara ett intressant ämne för framtida förbättringar av de trådlösa inspelare, " kommenterar professor Leung.