Grabación acústica aplicada a proyectos medio ambientales

A continuación, una nota general sobre AudioMoth, dispositivo de registro de audio desarrollado por Open Acoustic Devices, y sus importantes aplicaciones en el campo del cuidado medioambiental, los peligros actuales de la caza furtiva y las especies en riesgo, y potenciales usos científicos e investigativos para la conservación y protección de la naturaleza.

Open Acoustic Devices, sus creadores. 

Originalmente, un proyecto universitario desarrollado para “escuchar los sonidos de las escopetas que identificarían los puntos críticos de caza furtiva en las reservas naturales”, se presenta ahora como una innovación prometedora en campo de las investigaciones del medio ambiente, entre otros usos, con el objetivo de “mejorar la accesibilidad y usabilidad de la tecnología acústica para la conservación, utilizando la ciencia abierta”. Desde este enfoque, varias aplicaciones ecologistas y de protección a la fauna, se han puesto en marcha.

Aparte del desarrollo y venta de software y hardware de grabación, el grupo desarrollador, Open Acoustic Devices, está fuertemente implicado en proyectos personales de “monitoreo ambiental y de vida silvestre”.

La grabación de sonido y aplicaciones de observación y conservación medioambiental.

La detección es, actualmente, el principal beneficio de la grabación acústica para la prevención y conservación del patrimonio natural. Sumándose a cámaras y otros tipos de sensores, el desarrollo de equipos de reconocimiento sonoro y registro acústico es altamente relevante para la detección de amenazas, plagas, peligros, etc. Sin embargo, no es tan sencillo, pues existe una gran cantidad de dificultades para obtener una grabación limpia, en amplio registro, durante tiempo prolongado, o incluso, con procesamiento en tiempo real. Todo esto sin considerar los costos en equipo profesional y ejecución, personal, etc.

Como ya mencionamos antes, el grupo desarrollador está conformado por académicos en las respectivas materias, tanto en desarrollo de hardware/software, como en ciencias medioambientales (ecologistas, investigación medioambiental, biología, etc.), quienes también desarrollan propuestas serias al respecto. Veamos unos ejemplos de la utilidad concreta de la grabación acústica aplicada a la fauna, con determinados ajustes a los algoritmos:

Detección de murciélagos. Los murciélagos utilizan un sistema de comunicación y movimiento basado en la geolocalización, emitiendo sonidos en una amplia gama de frecuencias, pero generalmente, dentro de la banda ultrasónica. Con esto en mente, se modificó al AudioMoth para su aplicación especifica. La Sociedad Zoológica de Londres desplego el proyecto para estudiar al murciélago Natalus primus, en la península de Guanahacabibes, Cuba, que revelaría “la distribución de forrajeo de la especie, así como sus preferencias de hábitat” (Peter Prince, Andrew Hill, Evelyn Piña Covarrubias, Patrick Doncaster, Jake L. Snaddon and Alex Rogers, 2019).

Detección de la polilla New Forest. Esta polilla, que se cree extinta por la carencia de avistamientos o registros (22 años de la última vez), genera un zumbido extendido que dura alrededor de 30 segundos, en una frecuencia extraña entre su especie (14kHz). Aunque el zumbido puede ser confundido con el viento, por estar en la misma frecuencia, gracias al ajuste del algoritmo, se puede reconocer la diferencia y evitar los falsos positivos. El programa de detección siguió las generalidades del muestreo de polillas, entre primavera y verano, en busca de los especímenes adultos. Los detectores fueron ubicados según la opinión de entomólogos profesionales. Si bien, la red de detección ha sido considerablemente mejorada, no se encontró registro de la polilla New Forest.

Detección de disparos. Parte de los problemas con la perdida de biodiversidad y extinción masiva de especies, se debe a la extracción irregular de recursos naturales, como la caza furtiva en parques y reservas nacionales. Por ello, se estudió las características sonoras de disparos, principalmente el de escopeta (longitud de onda, amplitud, período de tiempo, frecuencia y velocidad o velocidad). En este caso, y considerando la absorción de la onda de sonido provocada por el ambiente (aire, árboles, etc.), “un disparo se puede detectar caracterizando la velocidad a la que las frecuencias seleccionadas alcanzan su punto máximo en la explosión inicial del hocico y posteriormente se descomponen” (Peter Prince, Andrew Hill, Evelyn Piña Covarrubias, Patrick Doncaster, Jake L. Snaddon and Alex Rogers, 2019). El algoritmo demostró resultados positivos en las pruebas.

También, entre los aficionados a la observación de la naturaleza, se alienta “la participación del público en general en el monitoreo de la vida silvestre”. Como ejemplo, tenemos a Simon Gillings y Nick Moran. En su sitio web (www.nocmig.com), se dedican a la grabación acústica de la migración nocturna de muchos tipos de aves (una afición importante en Estados Unidos). Allí publican sus resultados, como grabaron durante meses a zorzales (mirlos), y pudieron diferenciarlos de otras especies de aves.

AudioMoth, en lo técnico.

Es un dispositivo de registro de datos acústicos, capaz de grabar sonido por encima del nivel auditivo humano. También puede suplir la función de micrófono USB de espectro completo. A nivel técnico, estas son sus especificaciones:

• Procesador EFM32 Gecko.
• Capaz de grabar a frecuencias de muestreo de hasta 384kHz.
• Graba archivos .WAV sin comprimir en una tarjeta microSD.
• Alimentado por 3 pilas AA.
• Micrófono MEMS analógico.
• Preamplificador analógico con ganancia ajustable.
• Dimensiones: 58x48x15mm.
• Interfaz USB configurable.
• El reloj en tiempo real a bordo realiza un seguimiento de la hora en UTC.
• Cabezal expuesto para micrófono Jack de 3,5mm a partir de la versión 1.2.0.

Existen dos variantes del dispositivo estándar. AudioMoth Dev, pensado para que usuarios expertos puedan integrarlo en otros productos; y μMoth, una versión de tamaño reducido, de 32×24 mm, que pesa tan solo 5g, con pilas incluidas. Ambos son compatibles con la totalidad del software de AudioMoth hasta la fecha.

Una vez configurado, se puede sujetar a ramas de árboles o localizaciones concretas, protegidas por su propia funda, y permanecer grabando durante días enteros, grandes cantidades de datos sin compresión.

Accesibilidad de información.

El producto cuenta con una página web muy completa, en lo que a información se refiere. Tutoriales de uso, videos de configuración y capacitación en YouTube, artículos de descripciones técnicas, noticias, foros, entre otros documentos, de acceso libre en internet. El único “pero” seria, que todo el contenido se ofrece únicamente en inglés.

Conclusiones.

Aun hoy, cuesta plantearse soluciones concretas al delicado estado del medioambiente. La tecnología ha resultado muy beneficiosa en ofrecer ciertas soluciones. Pero, en ocasiones, la tecnología es vista como una siniestra entidad que lo devora y puede destruir todo, siendo la principal enemiga de la naturaleza. Pero cabe recordar, que la postura consumista, negacionista y/o evasora de la responsabilidad, viene única y exclusivamente del ser humano, y sus ideologías imperantes.

Aquí tenemos un ejemplo de una herramienta, construida desde una conciencia ecológica, de conservación y cuidado de las especies naturales, de preocupación con el estado de plantas y animales, el clima y los ecosistemas, capaz de ofrecer datos, respuestas, conocimientos, y con ellas después, posibles soluciones.

Tampoco es despreciable la intención de ofrecer una herramienta abierta al todo público, con posibilidad de implementaciones al código y modificaciones al hardware. Se reconoce que, uno de los principales problemas actuales a enfrentar, no es necesariamente la inactividad o carencia de ideas y proyectos, sino más bien, financiamiento y equipamiento incapaces de ser cubiertos. Por tanto, la búsqueda de la reducción de costes y la disponibilidad de código abierto y hardware modificable, es en sí mismo, una posición y actitud ecologista.

Esperemos que esas iniciativas creativas en beneficio del medio ambiente y la fauna local, que parecían imposibles de ser ejecutadas y esperaban archivadas, ahora tengan más posibilidades de ver la luz un día.

Hill AP, Davies A, Prince P, Snaddon JL, Doncaster CP, Rogers A. Leveraging conservation action with open-source hardware. Conservation Letters. 2019; 12: e12661.

Andrew P. Hill, Peter Prince, Jake L. Snaddon, C. Patrick Doncaster, Alex Rogers. Deploying Acoustic Detection Algorithms on Low-Cost, Open-Source Acoustic Sensors for Environmental Monitoring. HardwareX. 2019; 6: e00073

Hill AP, Prince P, Covarrubias EP, Doncaster CP, Snaddon JL, Rogers A. AudioMoth: Evaluation of a smart open acoustic device for monitoring biodiversity and the environment. Methods Ecol Evol. 2018; 9: 1199–1211.

Evelyn Pina-Covarrubias, Andrew P. Hill, Peter Prince, Jake L. Snaddon, Alex Rogers & C. Patrick Doncaster. Optimization of sensor deployment for acoustic detection and localization in terrestrial environments. Remote Sensing in Ecology and Conservation. 2019; 5 (2): 180-192.

Peter Prince, Andrew Hill, Evelyn Piña Covarrubias, Patrick Doncaster, Jake L. Snaddon and Alex Rogers. Deploying Acoustic Detection Algorithms on Low-Cost, Open-Source Acoustic Sensors for Environmental Monitoring. Sensors. 2019; 19, 553.

Simon Gillings and Nick Moran. AudioMoth for birds. www.nocmig.com.