El monitoreo y la medición de los ecosistemas forestales es un desafío complejo debido a la combinación existente de software, sistemas de recopilación y entornos informáticos que requieren cantidades cada vez mayores de energía para funcionar. El laboratorio de Redes de Sensores Inalámbricos (WiSe-Net) de la Universidad de Maine ha desarrollado un método novedoso de uso de inteligencia artificial y aprendizaje automático para hacer que el monitoreo de la humedad del suelo sea más eficiente desde el punto de vista energético y económico, uno que podría usarse para hacer que la medición sea más eficiente en todo el bosque. ecosistemas de Maine y más allá.

La humedad del suelo es una variable importante en los ecosistemas forestales y agrícolas por igual, particularmente bajo las recientes condiciones de sequía de los últimos veranos de Maine. A pesar de las sólidas redes de monitoreo de la humedad del suelo y las grandes bases de datos disponibles gratuitamente, el costo de los sensores comerciales de humedad del suelo y la energía que utilizan para funcionar pueden ser prohibitivos para los investigadores, silvicultores, agricultores y otros que realizan un seguimiento de la salud de la tierra.

Junto con investigadores de la Universidad de New Hampshire y la Universidad de Vermont, WiSe-Net de UMaine diseñó una red de sensores inalámbricos que utiliza inteligencia artificial para aprender cómo ser más eficiente en el consumo de energía al monitorear la humedad del suelo y procesar los datos. La investigación fue financiada por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias.

"La IA puede aprender del entorno, predecir la calidad del enlace inalámbrico y la energía solar entrante para usar eficientemente la energía limitada y hacer que una red robusta de bajo costo funcione por más tiempo y de manera más confiable", dice Ali Abedi, investigador principal del estudio reciente y profesor de electricidad. e ingeniería informática en la Universidad de Maine.

El software aprende con el tiempo cómo hacer el mejor uso de los recursos de red disponibles, lo que ayuda a producir sistemas eficientes en el consumo de energía a un costo menor para el monitoreo a gran escala en comparación con los estándares existentes de la industria.

WiSe-Net también colaboró ​​con Aaron Weiskittel, director del Centro de Investigación sobre Bosques Sostenibles, para garantizar que toda la investigación de hardware y software esté informada por la ciencia y adaptada a las necesidades de investigación.

"La humedad del suelo es el principal impulsor del crecimiento de los árboles, pero cambia rápidamente, tanto a diario como estacionalmente", dice Weiskittel. "Nos ha faltado la capacidad de monitorear de manera efectiva a escala. Históricamente, usábamos sensores costosos que recopilaban a intervalos fijos, por ejemplo, cada minuto, pero no eran muy confiables. Un sensor más económico y más robusto con capacidades inalámbricas como este realmente abre el puerta para futuras aplicaciones para investigadores y profesionales por igual".

El estudio se publicó el 9 de agosto de 2022 en el International Journal of Wireless Information Networks de Springer. .

Aunque el sistema diseñado por los investigadores se centra en la humedad del suelo, la misma metodología podría extenderse a otros tipos de sensores, como la temperatura ambiente, la profundidad de la nieve y más, además de ampliar las redes con más nodos sensores.

"El monitoreo en tiempo real de diferentes variables requiere diferentes tasas de muestreo y niveles de potencia. Un agente de IA puede aprender esto y ajustar la recopilación de datos y la frecuencia de transmisión en consecuencia en lugar de muestrear y enviar cada punto de datos, lo que no es tan eficiente", dice Abedi. . + Explora más

La tecnología inalámbrica mide la humedad del suelo a múltiples profundidades en tiempo real