E i singoli lupi possono essere identificati con il 100% di precisione dagli ululati

Tecnologia e animali: arriva l’app che identifica tutte le specie dai loro richiami

[22 luglio 2013]

Il settore del riconoscimento acustico è in rapidissima espansione: 6 scienziati dei dipartimenti di biologia e computer science dell’università di Puerto Rico – Rio Piedras hanno sviluppato un’app per identificare automaticamente le specie dai loro richiami e vocalizzazioni.

La nuova tecnologia presentata su PeerJ in un articolo intitolato “Real-time bioacoustics monitoring and automated species identification”, è già stata utilizzata a Puerto Rico e Costa Rica per identificare automaticamente diverse specie di rane, insetti, uccelli e scimmie. Molti degli animali identificati dall’applicazione sono difficili da individuare nel loro ambiente naturale, ma le registrazioni audio dei loro richiami rivelano non solo la loro presenza, ma anche i loro modelli di attività.

L’autore principale dello studio, Mitchell Aide, spiega su Mongbay che «La piattaforma, che si chiama Automated remote biodiversity monitoring network (Arbimon), potrebbe consentire agli scienziati di monitorare le specie in siti remoti senza avere una presenza fisica sul terreno. Per capire l’impatto della deforestazione e dei cambiamenti climatici, abbiamo bisogno di dati affidabili a lungo termine sulla fauna di tutto il mondo. La metodologia di campionamento tradizionale, con l’invio di biologi sul campo, è costosa e spesso porta a data sets incompleti e limitati, perché è impossibile mantenere biologi sul campo 24 ore al giorno per tutto l’anno, ed è impossibile clonare biologi esperti del settore esperti, in modo che possano  controllare vari siti simultaneamente» Androdi casino mobile and caisni apps andorid.

Carlos Corrada-Bravo, un altro degli autori dello studio, aggiunge che «La tecnologia consente agli esperti di sfruttare le loro conoscenze e test hypotheses su un scala più vasta sul campo. Non stiamo cercando di eliminare il biologo, al contrario, stiamo cercando di fornirgli i migliori dati e strumenti possibili, in modo che i biologi possono utilizzare il loro tempo per convertire questi dati in informazioni utili per la scienza, la salvaguardia, la gestione e l’educazione. Poiché i dati vengono memorizzati per sempre in un archivio online, potranno essere utilizzati dalle future generazioni di scienziati. Ogni registrazione è l’equivalente di un campione da museo, che possono essere analizzati con le conoscenze e le tecnologie che abbiamo oggi, ma che saranno conservati in modo permanente in modo che i biologi tra 20 o 50 anni saranno in grado di analizzare queste registrazioni con nuove tecnologie ed idee».

Arbimon utilizza software ed hardware, compresa una stazione di monitoraggio a distanza alimentata ad energia solare. L’hardware, che utilizza componenti a buon mercato e facilmente reperibili come iPod e batterie per auto, registra 144 dati in minuto ogni giorno in siti remoti e li invia in tempo reale ad una stazione base distante fino a  40 km. Le registrazioni vengono poi inoltrate al server progetto a Puerto Rico dove vengono elaborate e messe a disposizione di tutti in meno di un minuto attraverso internet. Così, già  oggi, chiunque abbia una connessione internet può visualizzare e ascoltare su http://arbimon.com più di un milione di registrazioni provenienti da posti come Puerto Rico, Hawaii, Arizona, Costa Rica, Argentina, e Brasile. Per automatizzare l’identificazione delle specie, il tream portoricano ha sviluppato un’applicazione web che fornisce agli utenti gli strumenti per “allenare” il software ad automatizzare l’identificazione delle specie, insieme ad altri strumenti per misurare l’accuratezza e la precisione del modello. Una volta che un  biologo ha sviluppato un modello affidabile, il computer è in grado di elaborare più di 100.000 registrazioni in meno di un’ora, fornendo informazioni sulla presenza o l’assenza delle specie.

Arbimon potenzialmente potrebbe potenziare alte tecnologie “conservation-oriented” emergenti, ad esempio, Rainforest Connection, una Ong di San Francisco che lavora nella foresta pluviale di Sumatra, ha recente installato un’unità di ascolto per captare spari e rumori di motoseghe e poter lanciare così un allarme che verrà trasmesso alle autorità locali, consentendo interventi contro bracconieri e taglialegna abusivi in tempo reale. Le unità di Rainforest Connection, che sono realizzate con telefoni Android usati, possono essere sintonizzate per inviare allarmi specifici alla polizia, anche decodificando vocalizzi di animali che potrebbero segnalare una minaccia di bracconaggio. «L’impegno all’apertura di Arbimon è davvero emozionante – ha detto a Mongbay Topher White,  il fondatore di Rainforest Connection – In futuro, i dati generati dalle nostre unità potrebbero essere integrati con la biblioteca di Arbimon per una data regione, il che ci permetterà  di monitorare i richiami di allarme degli animali, e di aiutare le autorità a intervenire contro il bracconaggio della fauna selvatica in tempo reale».

Intanto i Conservation Drones, che combinano un software di mappatura con droni appositamente attrezzati, vengono utilizzati per una vasta gamma di applicazioni, come il monitoraggio, la raccolta dati, la mappatura ad alta risoluzione. Secondo Lian Pin Koh, un ricercatore pioniere della tecnologia dei Conservation Drones, «La capacità di un drone di darci payload  da aree remote potrebbe avere qualche utilità per Arbimon. Una versione miniaturizzata del sistema Arbimon potrebbe essere portata da un drone in parti inaccessibili della foresta per il monitoraggio dei versi degli animali».

Il team portoricano di Arbimon concorda sul fatto che le nuove tecnologie avranno un ruolo fondamentale nel migliorare gli sforzi di salvaguardia della biodiversità: «Questi strumenti web-based semplificano notevolmente per i ricercatori e dirigenti il processo di estrazione di risultati utili dai dati grezzi (ad esempio, le registrazioni), il che dovrebbe aiutare gli utenti a migliorare ed ampliare i loro programmi di monitoraggio ecologico».  Aide conclude: «Alla fine, l’obiettivo di questi nuovi strumenti è quello di ottenere migliori protezioni per i luoghi e la fauna selvatica in pericolo nel mondo. Conservare e gestire la biodiversità nel mondo è una sfida importante per la società, in particolare ai tropici. Ci auguriamo che gli strumenti che abbiamo sviluppato permetteranno a ricercatori, studenti, manager ed opinione pubblica di capire meglio come queste minacce incidono sulle specie, in modo da poter prendere decisioni informate per la loro salvaguardia».

Nel frattempo, nello studio Identifying individual wild Eastern grey wolves (Canis lupus lycaon) using fundamental frequency and amplitude of howls, in corso di pubblicazione su Bioacoustics journal, un team di ricercatori dell’università Britannica di Nottingham Trent spiega di aver sviluppato un programma per computer per analizzare le firme vocali di lupi canadesi orientali.

I branchi di lupi hanno un grande areale il che rende difficile monitorali visivamente, ma la tecnologia potrebbe consentire agli esperti di farlo, esemplare per esemplare, basandosi solo sugli ululati. Come ha spiegato a Bbc Nature News  Holly Root-Gutteridge, che ha condotto il team di ricerca, «I lupi in natura ululano molto. Ora possiamo essere sicuri … esattamente di quale lupo sia che sta urlando».

I lupi utilizzano richiami distintivi per proteggere il territorio dai rivali e per richiamare ad altri membri del branco. Gli piace fare questa attività di gruppo. Quando c’è un v coro di ululati,  si uniscono tutti»

Il programma informatico della Nottingham Trent University è unico perché analizza sia il volume (o ampiezza) che la frequenza degli ululati di lupo urla, mentre in precedenza gli scienziati avevano esaminato solo l’ampiezza: «Pensiamo alla frequenza come alla nota di un lupo che sta cantando – sottolinea la Root-Gutteridge – Quello che abbiamo aggiunto ora è l’ampiezza, o volume, che è fondamentalmente come ululano rumorosamente in tempi diversi. E’ un po’ come il linguaggio: se si mette l’accento in posti diversi si  forma un suono diverso».

Gli scienziati hanno testato il loro nuovo strumento studiando decine di registrazioni d’archivio di ululati di lupi grigi orientali selvatici, che vivono principalmente nell’Algonquin Park, in Canada, e raccolte dalla British Library di Londra. Il loro tasso di successo è stato del 100% per il riconoscimento dei singoli lupi dai loro ululati solitari, ed hanno raggiunto una precisione del 97% nell’individuazione di un singolo richiamo all’interno di un “coro di ululati”. Una tecnologia simile era stata testata sugli ululati di lupi in cattività, ma è la prima volta che risultati così accurati vengono ottenuti con registrazioni effettuate in natura, dove le condizioni variabili rendono il riconoscimento molto più difficile. In precedenza, utilizzando il campionamento audio per identificare i lupi selvatici,  era stato ottenuto un tasso di precisione del 76%.

La Root-Gutteridge ha evidenziato che «La tecnologia è alle ultime fasi di sviluppo, spero che possa essere utilizzato in natura dagli ambientalisti in un prossimo futuro. In termini scientifici questo è davvero emozionante, perché significa che, se sentiamo  un ululato nella notte possiamo dire se è o non è lo stesso lupo che sentiremo nelle notti successive. Le due più grandi sfide sono sempre ottenere registrazioni “pulite”… e che qualche volta i lupi proprio non vogliono ululare. Il nuovo “codice di estrazione” vocale del mio team potrebbe essere utilizzato in studi acustici per lupi, coyote, cani e davvero per tutto ciò che ulula».