ThermalTracker: Cuộc sống bí mật của dơi và chim tiết lộ

Tua bin gió ngoài khơi của Mỹ có tiềm năng lớn để sản xuất hơn 2.000 gigawatt điện năng nhiều hơn gấp đôi lượng năng lượng mà Hoa Kỳ tiêu thụ mỗi năm. Gió ngoài khơi là phù hợp, phong phú và đáng tin cậy, làm cho nó trở thành một nguồn năng lượng đầy hứa hẹn gần các khu vực ven biển đông dân cư. Khi lập kế hoạch cho các dự án gió ngoài khơi, thu thập dữ liệu về sự phong phú của chim và dơi thông báo cho việc chọn dự án. Giám sát sau xây dựng cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của dự án là bền vững và được hiểu.

Chính xác là các gia đình phân loại dơi và chim khác nhau hành xử như thế nào với sự hiện diện của tuabin và các tác động tiềm tàng của các trang trại gió ngoài khơi đối với các mô hình sử dụng dơi và chim và không được mô tả đầy đủ. Do đó, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) đang nỗ lực để đảm bảo rằng gió ngoài khơi cùng tồn tại an toàn với động vật hoang dã. Bằng cách hiểu rõ hơn về các loài khác nhau đã ảnh hưởng đến khu vực nơi chúng sống và nơi chúng bay và các nhà phát triển có thể đẩy nhanh việc định vị và cho phép các trang trại gió ngoài khơi có trách nhiệm với môi trường.

Việc liên tục theo dõi các địa điểm ngoài khơi cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh về các mẫu hành vi của động vật tại các địa điểm đó. Tuy nhiên, khả năng tiếp cận hạn chế, điều kiện thời tiết khắc nghiệt và sự di cư về đêm của dơi và chim khiến việc giám sát các địa điểm ngoài khơi trở nên khó khăn. Sử dụng video nhiệt, Shari Matzner đã tìm ra cách khắc phục những hạn chế này. Video nhiệt hoạt động cả ngày lẫn đêm và trong điều kiện tầm nhìn thấp. Thậm chí tốt hơn, nó là một công nghệ trưởng thành, hiệu quả chi phí.

Matzner đã ghi lại động vật ngoài khơi Washington bằng một máy quay video nhiệt và phát triển một ứng dụng phần mềm được gọi là ThermalTracker. Phần mềm nguồn mở định lượng đường bay của chim và dơi theo thời gian trong ngày, hướng di chuyển, kích thước tương đối của động vật và hơn thế nữa. Thông tin này có thể được sử dụng để xác định gia đình phân loại của những động vật này sống ở nước ngoài. ThermalTracker đặc trưng và định lượng những dữ liệu này bằng máy tính để bàn tiêu chuẩn. Có thể dễ dàng phân tích đầu ra quá trình hậu xử lý của HeatTracker bằng phần mềm thống kê phổ biến như Microsoft Excel.

Sau khi phát triển ThermalTracker, Matzner đã kiểm tra độ chính xác của nó và nhận thấy phần mềm đã phát hiện 81% tất cả các loài chim và dơi. Các phát hiện bị bỏ lỡ xảy ra khi động vật ở quá xa máy ảnh hoặc điều kiện thời tiết quá nhiều mây. Việc xử lý dữ liệu của HeatTracker có thể được thực hiện trong khoảng thời gian tương đương với thời lượng video, ngụ ý xử lý thời gian thực là có thể. Khi các chuyên gia về con người xem xét các cảnh quay tương tự, trung bình, phải mất gấp năm lần để tạo ra cùng một dữ liệu như ThermalTracker.

Hai mô hình ThermalTracker đã được phát triển để xác định loài. Lần đầu tiên kết hợp dữ liệu theo dõi chuyến bay với thời gian trong ngày, cho phép các nhà nghiên cứu phân loại các loài động vật được quan sát như mòng biển, chim nhạn, chim én hoặc dơi. Mô hình ThermalTracker thứ hai xác định các họ phân loại chim và dơi biển Bắc Mỹ khác nhau dựa trên tần số đập cánh. Hai mô hình làm việc cùng nhau để xác định chính xác động vật.

Giai đoạn tiếp theo của quá trình phát triển ThermalTracker sẽ kết hợp tầm nhìn âm thanh nổi để ước tính vị trí của động vật và kích thước gần đúng của nó để cải thiện nhận dạng. Một thuật toán cập nhật phát hiện động vật khi video đang được ghi lại và chỉ lưu video khi phát hiện ra một con chim hoặc dơi. Với ít dữ liệu để lưu trữ, hệ thống có thể được sử dụng để quan sát lâu dài và cung cấp thông tin đầy đủ hơn.

Các nhà sinh học tại Viện nghiên cứu đa dạng sinh học phi lợi nhuận (BRI) hiện đang thử nghiệm hệ thống ngoài khơi bờ biển Maine.

Công nghệ phát triển để phát hiện hoạt động của chim và dơi tại các trang trại gió trên mặt đất và ngoài khơi sẽ thúc đẩy sự hiểu biết tốt hơn về bản chất của các rủi ro động vật hoang dã. Phó Giám đốc BRI Wing Goodale nói. Các máy ảnh này có thể cung cấp một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện phản ứng của chim và dơi đối với các dự án gió ngoài khơi, nơi không thể thực hiện giám sát động vật hoang dã bằng các phương tiện truyền thống.

Matzner và các đồng nghiệp của cô sẽ sử dụng các ghi chú sinh học lĩnh vực BRI để ghi lại các thuật toán ThermalTracker vào cuối năm nay.