Intelligente Mikrofone spüren Wildtiere auf
Jeder Naturliebhaber weiss: Die beste Art, die in einem natürlichen Lebensraum vorkommenden Tierarten zu identifizieren, ist das aufmerksame Lauschen auf ihre Symphonie aus Brüllen, Knurren, Quietschen und Kreischen. Synature, ein Start-up der EPFL, hat ein intelligentes Mikrofonsystem entwickelt, das diese Geräusche automatisch und flächendeckend aufnimmt und mit künstlicher Intelligenz analysiert. Die Technologie gibt Organisationen, Naturschützenden und Beratenden ein leistungsfähiges neues Instrument an die Hand, mit dem sie die Auswirkungen von Veränderungen in natürlichen Lebensräumen – wie die Einrichtung eines Naturschutzgebiets oder der Bau neuer Gebäude – abschätzen, ihre Forschungen über die Umwelt und das Verhalten von Tieren ausweiten und Behörden und Wirtschaftspolitikern helfen können, fundierte Entscheidungen zu treffen. «Unsere Geräte bieten auch eine akustisch ansprechende Möglichkeit, das Interesse der Menschen an der Natur zu wecken», sagt Olivier Staehli, CEO von Synature. Das System wurde im Kanton Glarus, in Frankreich und in Südafrika getestet und wird bald für die Produktion in grösserem Massstab bereit sein.
Drei Monate Akkulaufzeit dank reduziertem Strombedarf
Tiergeräusche zur Überwachung von Wildtierpopulationen zu nutzen, ist nichts Neues, aber es geschieht manuell: Forschende nehmen mit Mikrofonen vor Ort auf und werten die Daten später aus: «Unsere intelligenten Mikrofone filtern die Hintergrundgeräusche aus den Tierlauten heraus», sagt Staehli, «dann erkennen Algorithmen die Geräusche, die von bestimmten Arten stammen. Diese Informationen werden in einer App in einem leicht lesbaren Format angezeigt.»
Staehli und sein Kollege Noah Schmid (CTO) testeten ihr System zunächst an Wolfspopulationen. Sie führten eine Reihe von Tests im Kanton Glarus im Jahr 2022 durch, die zeigten, dass ihr Gerät nützlich sein kann, um zu wissen, wo sich diese Tiere aufhalten und wie viele es sind. Die Technologie ist noch nicht in der Lage, die akustischen Signaturen einzelner Exemplare aufzuspüren und zu erkennen, aber sie kann die Rufe des Nachwuchses von denen der erwachsenen Tiere unterscheiden.
«Unser Ziel ist es nicht, die bestehenden Überwachungssysteme zu ersetzen, sondern sie durch einen anderen Ansatz zu ergänzen», sagt Staehli, «jede Methode hat ihre eigenen Grenzen, und durch die Kombination verschiedener Methoden können die Wissenschaftler einen viel repräsentativeren Überblick über die Artenvielfalt erhalten.»
Im Gegensatz zu anderen Methoden zur Überwachung von Wildtieren wie Fernerkundung und eDNA – in der Umwelt vorhandene DNA, die von lebenden Organismen über ihre Zellen, Ausscheidungen, Haare, Schuppen oder organischen Abfälle stammt – zeichnet das System von Synature kontinuierlich auf. Dieser kontinuierliche Datenstrom ist sehr hilfreich, um Trends in einem Ökosystem genauer zu erkennen, als wenn man beispielsweise nur einmal im Jahr Messungen vornimmt. Die Herausforderung für die Entwicklenden bestand daher darin, einen Weg zu finden, den Stromverbrauch des Mikrofons zu reduzieren, um seine Batterielebensdauer zu maximieren. Dies ist entscheidend, um die erforderliche Feldarbeit auf ein Minimum zu reduzieren. Zur Erkennung von Tieren verwenden sie eine neuartige transformatorbasierte Architektur, die eine genauere Erkennung mit weniger Daten als herkömmliche Methoden ermöglicht. Synature ist dabei, sein System zu erweitern, um neben Tausenden von Vogelarten auch Amphibien zu erkennen.
Synature führt eine Reihe von Pilotprojekten durch, zum Beispiel auf der Pilotfarm Hectar südöstlich von Paris, wo Forscher mit neuen und regenerativen Anbaumethoden experimentieren. Synature testet sein intelligentes Mikrofon auf über 300 Hektar Land, überwacht die auf dem Land lebenden Arten und sammelt Daten über die Auswirkungen von Veränderungen, die im Rahmen anderer Projekte in Hectar vorgenommen werden.
Die EPFL war entscheidend für die Existenz des Unternehmens
«Ohne die EPFL hätten wir unser Unternehmen nicht auf die Beine stellen können», sagt Staehli. Er kam 2021 an die EPFL, um Management, Technologie und Unternehmertum (MTE) zu studieren. Im Rahmen seines Masterstudiums entwickelten er und Schmid einen Businessplan und begannen, ein Unternehmen zu gründen. Ihre Mentoren ermutigten sie, da sie in der Idee des intelligenten Mikrofons Potenzial sahen – insbesondere angesichts des wachsenden Bewusstseins für die Notwendigkeit, die Biodiversität zu schützen. Nach ihrem Masterabschluss haben Staehli und Schmid ihr Unternehmen weiterentwickelt: «Wir haben am Startup-Beschleunigungsprogramm Blaze der EPFL für Studierende teilgenommen, wo wir von verschiedenen Coaches nützliche Ratschläge erhalten haben, und am Programm Enabled by Design, wo wir mit einem Designer zusammengearbeitet haben, um die Ästhetik unseres Geräts und unserer App zu verbessern».
«Nach Angaben des Bundesamts für Umwelt ist fast die Hälfte der 230 natürlichen Lebensräume in der Schweiz bedroht, und 35 Prozent der untersuchten Arten gelten als gefährdet», sagt Staehli, der einen großen Teil seiner Freizeit in der Natur verbringt, und fügt hinzu: «Außerdem hat sich die Fläche, die für Wohngebäude und Infrastrukturen genutzt wird, in den letzten 50 Jahren fast verdoppelt, was die Ökosysteme des Landes zusätzlich unter Druck setzt.»
Da immer mehr Vorschriften zum Schutz natürlicher Ökosysteme und der Artenvielfalt erlassen werden, benötigen die Behörden und Unternehmen zuverlässige Daten über den Zustand der Natur. Synature hat in den letzten Monaten mehrere Anfragen von Organisationen erhalten, die sein intelligentes Mikrofon ausprobieren möchten. Das Unternehmen führt derzeit eine Finanzierungsrunde durch, um zusätzliche Mitarbeitende einzustellen und die Produktion hochzufahren.
