Une équipe internationale de chercheurs a construit un nouveau réseau de capteurs qui peut surveiller deux activités cruciales, à savoir la biodiversité, ou la variété de la vie, dans un habitat ou un écosystème particulier, et l'identification d'éventuelles activités illégales telles que l'exploitation forestière ou le braconnage dans les aires protégées. Ce réseau d'enregistrement sans fil est capable d'enregistrer les sons d'un écosystème avec la même qualité que les appareils utilisés jusqu'à présent, mais il est nettement plus économe en énergie et rentable. Ce réseau est composé d'enregistreurs edge computing, ou des appareils qui échantillonnent et traitent les données sur le lieu d'enregistrement, avec des économies d'énergie allant jusqu'à 280%. Il promet de rationaliser considérablement le processus de surveillance de la biodiversité et répond au besoin mondial urgent de nouvelles méthodes d'évaluation nécessaires pour maintenir l'équilibre mondial de la biodiversité.

"Dans ce document, nous proposons une solution low cost pour un enregistreur audio avec traitement audio embarqué, dans le cadre d'un réseau de capteurs sans fil. L'enregistreur audio développé peut être utilisé dans plusieurs cas d'utilisation différents pour lesquels aucun coût, une solution évolutive de suivi de la biodiversité existe actuellement, comme pour surveiller les insectes pollinisateurs, ou pour évaluer l'état des forêts tropicales en observant des animaux vocaux, " dit Victor C. M. Leung, Doctorat., auteur correspondant et professeur au Département de génie électrique et informatique, Université de la Colombie-Britannique. "Nos tests démontrent qu'une collection de sons acoustiques enregistrés en 1 minute peut arriver au serveur seulement 30 secondes après la fin de l'enregistrement, offrant des performances en temps quasi réel qui pourraient être d'une grande valeur dans le suivi des espèces menacées, ou l'identification d'activités illégales telles que l'exploitation forestière ou le braconnage dans les aires protégées, " ajoute le professeur Leung.

L'étude a été publiée dans Journal IEEE/CAA d'Automatica Sinica en janvier 2019.

Pour comprendre la structure et la fonction d'un écosystème et prévoir les changements futurs, il est essentiel de savoir quelles espèces habitent un écosystème, et combien de chaque sorte il y a. Un écosystème équilibré a des niveaux de biodiversité sains et est donc suffisamment solide pour résister à des stress tels que le changement climatique et les prédateurs. Assurer l'équilibre de l'écosystème est donc vital pour sa survie. Une façon de suivre la biodiversité et d'assurer son équilibre consiste à surveiller les sons que les animaux émettent lorsqu'ils communiquent dans leur environnement. C'est ce qu'on appelle aussi la surveillance acoustique passive, et il est devenu une méthode puissante pour préserver la survie d'un écosystème. Cependant, la quantité de données collectées nécessite des méthodes automatisées capables d'échantillonner les sons dans le temps et dans l'espace et de relayer les données vers un emplacement de stockage accessible. Comme cela nécessite beaucoup de puissance, cela reste un défi technique. En tant que tel, il existe actuellement un besoin urgent de nouvelles méthodes d'évaluation qui soient à la fois économes en énergie et rentables.

"Les méthodes traditionnelles d'étude de la biodiversité impliquent l'identification et l'exploitation forestière des espèces, par des experts sur le lieu d'enregistrement, en fonction de ce qu'ils voient et entendent aux endroits d'intérêt. Cela implique plusieurs inconvénients comme la grande quantité de temps et d'argent pour obtenir des résultats constants sur une longue période de temps et une grande distance géographique, manque de fiabilité dû à une erreur humaine. Sur la base de la reconnaissance croissante de l'importance écologique de l'environnement acoustique, la surveillance acoustique passive apparaît comme une solution prometteuse à l'urgence, besoin mondial de nouvelles méthodes d'évaluation de la biodiversité, " ajoute le professeur Leung.

À l'avenir, les chercheurs visent à optimiser la polyvalence et l'efficacité du système. Ils prévoient également d'augmenter la durée de vie de la batterie en mettant en œuvre un mode veille du système et en intégrant l'énergie solaire comme deuxième source d'alimentation pour un fonctionnement durable. Par ailleurs, leurs objectifs sont d'améliorer la qualité audio, réduire encore les coûts, augmenter le nombre de nœuds et installer des antennes entre eux afin qu'ils puissent couvrir un plus grand réseau. "Une analyse détaillée pour identifier l'équilibre entre la portée et la consommation d'énergie pourrait être un sujet intéressant pour les futures améliorations des enregistreurs sans fil, " commente le professeur Leung.