Identificación Automática de Especies y Monitoreo de Bioacústica
La identificación automática de especies en base al análisis de bioacústica se convierte rápidamente en una herramienta de monitoreo medioambiental. Ecólogos, biólogos y administradores de parques nacionales necesitan tomar decisiones para mitigar o afrontar amenazas al medio ambiente y reducir la afectación a las especies presentes en una reserva natural. Por ejemplo, la presencia de fuentes de ruido antropogénico, perforación petrolera, tala de árboles, y minería ilegal presentan una seria amenaza a la calidad del medio ambiente y afectan las dinámicas ecológicas que mantienen un saludable equilibrio en la naturaleza.
El nivel de afectación de estas actividades en la biodiversidad ha sido poco estudiado y no está claro el cómo afectan en el comportamiento de las especies presentes en la zona. Las limitaciones para completar estos estudios han sido principalmente el alto costo de cada expedición, el limitante espacio-tiempo y el uso de prácticas inadecuadas de grabación y manejo del material bioacústico que reduce su calidad de archivo. El estudio de estos fenómenos a través de la bioacústica usando sistemas automáticos de grabación y análisis se ha convertido en años recientes en una alternativa viable y factible. La integración de redes de sensores acústicos y cámaras trampa con los últimos avances en manejo de datos y telecomunicaciones han llevado el monitoreo del medioambiente a un nuevo y excitante nivel.
Si bien los beneficios de ésta tecnología para investigadores en ecología, biología de la conservación y agencias gubernamentales son enormes; también aumentan los desafíos que los profesionales investigadores tienen al verse frente al manejo de sistemas electrónicos, sensores, procesamiento de señales y algoritmos de inteligencia artificial. Se vuelve una necesidad la conformación de equipos multidisciplinarios con objetivos en común. La colaboración entre ecólogos, biólogos e ingenieros en electrónica, acústica y procesamiento de señales es cada vez mayor, así como el establecimiento de un lenguaje y terminología en común.
Identificación Automática de Especies con Redes de Sensores Inalámbricos
En años recientes varios proyectos se han puesto en marcha con equipos multi-disciplinarios de científicos para lograr un sistema integral de monitoreo del medio ambiente basado en identificación automática de especies y redes de sensores inalámbricos usados tradicionalmente en aplicaciones militares.
Entre los más significativos se encuentran el “Automated Remote Biodiversity Monitoring Network” (ARBIMON) de Mitchell Aide et al. que propone una combinación de “hardware” y “software” para adquisición automática de datos, administración e identificación automática de especies basado en grabaciones de audio en campo. Su infraestructura innovadora incluye varios nodos-sensores inalámbricos con paneles solares conectados a un servidor central que procesa los datos y los mantiene en una página WEB ARBIMON. Varios módulos de software están a disposición de la comunidad científica para entrenar algoritmos de identificación automática de especies con ayuda de los usuarios de la red. El sistema es cerrado y el acceso se ofrece a cambio de una tarifa mensual. La desventaja de este sistema es la centralización y la propiedad de los datos en los servidores de arbimon.net. En muchos casos, el estudio debe mantener los datos confidenciales y accesibles solo al cliente y a las partes interesadas.
Otra alternativa es la propuesta por frogloggers.com que son un grupo de consultores en tecnología de la información, hardware electrónico, diseño y producción de software. Ellos han puesto a disposición de la comunidad científica un sistema de grabación automática de bioacústica enfocado en ranas que es de código abierto. Su solución permite ubicar grabadoras automáticas en lugares de dificil acceso y obtener valiosos datos de bioacústica a intervalos programables durante el tiempo que permita la batería. Una vez que los datos son grabados, se puede aplicar identificación automática de especies a los archivos para obtener información rápidamente. Usualmente el trabajo de análisis manual de grabaciones es tedioso y requiere personal especializado. Con análisis automático de grabaciones se ahorra tiempo y dinero.
La empresa Wildlife Acoustics. Inc. ha desarrollado grabadoras automáticas con posicionamiento GPS para el registro de bioacústica en una zona de estudio. Sus equipos de alta tecnología integran una microcomputadora con tarjeta de memoria SD, un paquete de baterías de larga duración, micrófonos omnidireccionales, grabaciones programables y construcción resistente al medio ambiente. Estos equipos permiten el registro de ambientes acústicos para una variedad de estudios medioambientales en base al análisis de bioacústica de la zona. El análisis de las grabaciones es una forma de obtener valiosa información para investigación.
Análisis Automático de Grabaciones de Bioacústica
Andesonic en cooperación con la Universidad Católica del Ecuador PUCE ha desarrollado un algoritmo de análisis automático de grabaciones para identificación automática de ranas del Parque Nacional Yasuní. La aplicación de métodos de procesamiento de señales al monitoreo de bioacústica ofrece varias ventajas como:
Optimizar el Tiempo de Análisis de Grabaciones de Campo
Tradicionalmente, un estudio de monitoreo de bioacústica genera miles de minutos de grabaciones de la zona de estudio durante semanas o meses. Para el análisis del contenido de las grabaciones se requiere especialistas en sonidos de las especies, así como mucha paciencia y tiempo para escuchar las grabaciones. A veces los investigadores usan auxiliares de software que permiten el análisis de espectrograma lo que en cierta forma facilita el trabajo. El uso de análisis automático de grabaciones permite procesar miles de minutos en poco tiempo y sin la necesidad de especialistas.
Estimación de Indicadores de Biodiversidad
El uso de análisis de grabaciones con identificación automática de especies permite también estimar indicadores de biodiversidad de una zona en tiempo y espacio. Se pueden estudiar tendencias y respuestas del medioambiente a fenómenos naturales y antropogénicos. Esta información es muy valiosa para el profesional de campo.
Respuesta de una Especie a Fuentes Sonoras Antropogénicas
En ciertos casos la presencia de fuentes acústicas de origen humano provoca un comportamiento de adaptación o migración de las especies presentes en zonas naturales. El análisis de grabaciones con identificación automática de especies provee al investigador interesado de una invaluable y única herramienta de trabajo. Estudios comparativos en amplias zonas naturales se pueden realizar sin la necesidad de un numeroso equipo de profesionales. En su lugar se puede utilizar redes de sensores inalámbricos y algoritmos de análisis automático.
Servicio de Análisis Automático de Grabaciones – Consultoría Andesonic
Andesonic ofrece consultorías de análisis automático de grabaciones con el uso de técnicas de procesamiento específicas para la necesidad de cada cliente. El procesamiento de señales se extiende al caso de estudio de bioacústica de anfibios, aves, delfines, etc. En Andesonic creemos en investigación y desarrollo de algoritmos de identificación automática de especies aplicados a la conservación.
Ofrecemos un reporte del contenido de las grabaciones a través de análisis automático que permite reducir el “specialist bias” y el tiempo necesario en análisis de datos.
Para mas información no dudes en contactarnos.
Andrés Estrella Terneux
Científico
Andesonic
Quito-Ecuador