Ekologit suojelevat maapallon monimuotoisuutta äänen voimalla – apuna edge computing ja data-analyysi
Teksti: JANICE ZDANKUS, INNOVATION FOR SOCIAL IMPACT-OSASTON JOHTAJA, HEWLETT PACKARD LABS, HPE
Purduen yliopiston tutkijat äänittävät ääntä ympäri maailman ja käsittelevät ekologiset havaintonsa HPE:n tarjoaman reunalaskennan (edge computing) ja data-analyysin avulla.
Maapallolla on monenlaisia eri ekosysteemejä aina trooppisista sademetsistä savanneihin ja aavikoista tundraan. Juuri monimuotoisuus tekeekin planeetastamme niin kauniin ja ainutlaatuisen. Asutuksen leviämisen sekä ihmisten toiminnan myötä ekosysteemit kuitenkin muuttuvat ajan saatossa ja vaikuttavat samalla myös luonnon omiin prosesseihin.
Siksi tohtori Bryan Pijanowksin johtama ekologien tutkimusryhmä Purduen yliopistosta hyödyntää maapallon tuottamaa äänidataa tutkiessaan erilaisia merkkejä globaaleista muutoksista. Näiden tutkimusten avulla luodaan ratkaisuja, joiden myötä maapallon monimuotoisuus saadaan säilytettyä myös tuleville sukupolville.
Lähestymistapa perustuu yhteen suureen tehtävään: koko planeetan kuuntelemiseen ja äänien tulkitsemiseen.
Villiä menoa – ääniä paleotrooppisten sademetsien laidoilta rutikuiville aavikoille
Tohtori Pijanowski ja hänen Center for Global Soundscapes-osastolla työskentelevä tiiminsä Purduen yliopistolta jättivät turvalliset kampukset taakseen ja lähtivät metsästämään maapallon ääniä planeetan joka kolkkaan. Kyseisistä ääninäytteistä saataisiin myöhemmin arvokasta tutkimusdataa yhteistyössä HPE:n kanssa. Tutkijat saivat selville, että esimerkiksi linnut lauloivat korkeammilla taajuuksilla kaupunkimaisissa ympäristöissä ja että ukkoset ovat yleistyneet Alaskan Fairbanksissa ilmastonmuutoksen takia.
Soundscape-tiimi aloitti maailmanlaajuisen kuuntelu-urakkansa Borneon sademetsissä, yhdellä Aasian suurimmista saarista. He asettivat metsiin antureita ja akkukäyttöisiä äänityslaitteita äänen vangitsemiseksi. Työtä jatkettiin myös monissa muissa kaukaisissa kohteissa, kunnes audiodata kattoi jo 80% maapallon tärkeimmistä ekosysteemeistä. Siihen mahtuu valtava määrä erilaisia ääniä aina eläimistä sään vaihteluihin ja juoksevaan veteen.
Jokainen äänityslaite nauhoitti 48 000 audionäytettä sekunnissa. Kun datan koko kasvoi ja analyysi kävi yhä monimutkaisemmaksi, tiimille jäi entistä vähemmän aikaa itse tutkimukseen. Siksi Soundscape-tiimi löi hynttyyt yhteen HPE:n kanssa haasteen ratkaisemiseksi.
Maapallon äänet esiin edge-tekniikalla ja analyysiratkaisuilla
Soundscape-ryhmä tarvitsi paljon laskentatehoa, syväoppimista, big datan louhintaa sekä analyyttisia ratkaisuja pureskellakseen kaiken datan käyttökelpoiseen muotoon. Tiimi onnistui vangitsemaan suuria määriä monimutkaista dataa kaukaisista antureista ja äänityslaitteista, jotka oli aseteltu strategisesti kattamaan laajoja luonnonvaraisia alueita. Tehtävässä hyödynnettiin suorituskykyisiä edge computing -ratkaisuja HPE Edgeline Converged Edge Systemsistä sekä HPE ProLiant -palvelimia. Kun hajanainen data saatiin yhdistettyä, se prosessoitiin ja analysoitiin HPE Apollo Systemsillä datan visualisoimiseksi. Apollo Systems soveltuu ihanteellisesti syväoppimiseen ja analyysiin.
– Me autamme tutkijoita tekemään merkityksellisiä havaintoja maapallosta kasvavan äänikirjaston avulla.
Kiinnostavia havaintoja maapallon ekosysteemeistä
Tohtori Pijanowski ja hänen tutkijaryhmänsä saivat laskentatehon avustuksella eroteltua lukuisia datapisteitä kasvavasta äänikirjastosta. Niistä työstetyn analyysin perusteella he tekivät paljon uusia havaintoja ekosysteemeistä. Esimerkiksi Arizonan National Park Servicen puistotyöntekijät halusivat ymmärtää, miten äskettäinen metsäpalo oli vaikuttanut alueeseen ja kuinka ekosysteemi toipui siitä.
Tutkimusryhmä keräsi dataa ympäri vuorokauden 50 alueelle sijoitetun anturin avulla. Tiedot paljastivat, että yöllä liikkuvat villieläimet olivat toipuneet palosta lähes välittömästi, mutta päiväsaikaan aktiiviset eläimet kärsivät esimerkiksi lämpötilanvaihtelun aiheuttamista haasteista.
Tohtori Pijanowski selittää, kuinka teknologian hyödyntäminen auttaa meitä tekemään nopeampia päätöksiä ekosysteemien suojelemiseksi:
– Jos meillä ei olisi ollut käytössä äänityskalustoa, emme olisi huomanneet ratkaisuun johtavaa polkua. Teknologian avulla kykenemme edistämään tutkimusta täysin uusilla tavoilla. Pystymme saamaan laadukasta dataa suoraan kentältä sekä analysoimaan ja visualisoimaan sitä koko yhteiskunnan hyödyksi.
HPE:n ja Purduen yliopiston yhteinen matka kohti kestävää kehitystä
Olen ylpeä HPE-tiimin ja tohtori Pijanowskin työstä nopeamman ja luotettavamman tutkimuksen edistämiseksi. Tulosten avulla pystymme ymmärtämään paremmin planeettamme muutosta ja kuinka me ihmiset pystymme vaikuttamaan sen ainutlaatuisen monimuotoisuuden säilyttämiseen. Löydät lisätietoja yhteistyöstämme tohtori Pijanowskin kanssa sekä Soundscape-projektista Sound with a vision: What our planet is telling us-tutkimuksesta ja HPE .NXT -artikkelista Soundbytes: Using sound technologies to improve the world.
Pitkäkestoinen yhteistyömme Purduen yliopiston kanssa kattaa myös muita kestävän kehityksen aihealueita, kuten Tech Impact 2030-aloitteen, jonka HPE on toteuttanut yhteistyössä Maailman talousfoorumin kanssa. Tarkoituksena on saattaa yhteen organisaatioiden johtajia, jotka etsivät yhdessä ratkaisuja tärkeimpien teollisuusalojen yhteiskunnallisiin ongelmiin. Yksi näistä yhteistyötehtävistä Purduen yliopiston kanssa keskittyy ratkaisemaan ruoantuotantoon liittyviä haasteita, jotta ruokaa, polttoainetta ja kuitua saataisiin tuotettua tehokkaammin kuin koskaan aikaisemmin. Projektissa yhdistyvät tutkimus, innovaatiot ja käänteentekevät teknologiat.
HPE on sitoutunut edistämään ihmisten hyvinvointia ja hyvään tarkoitukseen pyrkiviä hankkeita. Etsimme jatkuvasti uusia yhteistyömahdollisuuksia Purduen yliopiston kaltaisten kumppaneiden kanssa luodaksemme innovatiivisia ratkaisuja maailman vaikeimpiin haasteisiin.
Alkuperäinen teksti: https://www.hpe.com/us/en/newsroom/blog-post/2020/04/ecologists-preserve-earths-biodiversity-with-sound-studies-using-edge-computing-and-data-analytics-solutions.html