À environ 20 miles au large de Martha's Vineyard, une bouée robotique jaune flotte sur l'eau. Comme la plupart des bouées de collecte de données, ce robot amarré écoute le monde sous les vagues. Mais contrairement à la plupart des bouées, qui fonctionnent comme des stations météorologiques flottantes, celle-ci de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) écoute les baleines dans la région en temps réel. Cette semaine encore, il a détecté la présence d'un rorqual boréal et d'un rorqual commun.
Cette bouée est l'un des nombreux robots déployés par WHOI au large de la côte est et de la côte ouest des États-Unis. Ces bouées sont des plateformes autonomes accordées aux mélodies de différentes espèces de baleines :rorquals boréaux, rorquals communs, rorquals bleus, rorquals à bosse, mais surtout baleines franches, en danger critique d'extinction.
Les baleines franches jouent un rôle vital dans le réseau trophique océanique. Comme les autres filtreurs, ils mangent du zooplancton et de minuscules crustacés, puis recyclent et redistribuent des nutriments comme le fer dans l'océan lorsqu'ils font caca. Les baleines agissent également comme de précieux réservoirs de carbone, et lorsqu'elles meurent et coulent, leurs cadavres se transforment en habitats éphémères pour les créatures au fond de l'océan. Mais le nombre de baleines franches diminue à nouveau depuis 2010 environ, malgré une légère augmentation de la population au début des années 2000 après la révision des lois sur la chasse commerciale à la fin des années 1900. Actuellement, on estime qu'il ne reste que 360 animaux. Les causes les plus courantes de décès de baleines noires sont l'enchevêtrement dans les engins de pêche et les collisions avec les navires, bien que l'on soupçonne que le changement climatique pourrait également devenir une menace. D'autres activités humaines dans l'océan qui peuvent affecter leurs comportements comprennent des bruits forts et inhabituels tels que la construction ou le sonar.
Cependant, certains scientifiques pensent que l'utilisation de robots marins pour détecter la présence de baleines pourrait aider les humains à naviguer plus prudemment autour d'eux. En mars, WHOI a annoncé qu'elle collaborait avec une compagnie maritime française pour déterminer comment intégrer les informations des robots dans leurs opérations commerciales.
Mark Baumgartner, un écologiste marin à WHOI dont le laboratoire exploite ces bouées, ainsi que des planeurs robotiques qui peuvent se déplacer sur la mer pour déterminer où se trouvent les baleines, dit qu'ils travaillent également avec des sociétés d'énergie éolienne, la NOAA, l'US Navy, l'état agences et des chercheurs canadiens sur les façons d'utiliser ces outils pour réduire le risque de préjudices pour les animaux.
Sur la côte ouest, ces bouées aident à surveiller l'activité de ces grands mammifères marins dans le cadre du système Whale Safe qui cartographie les mouvements des baleines et des navires au large de la Californie.
Les chercheurs de WHOI emploient actuellement 7 bouées et 4 planeurs pour résoudre ce problème. Les bouées et les planeurs partagent les mêmes instruments et logiciels de base. Plus précisément, le logiciel est celui écrit par Baumgartner pour identifier les sons des baleines et créer des «pistes de hauteur» qui sont envoyées aux chercheurs de son laboratoire.
Le logiciel est conceptuellement simple et s'explique mieux par une analogie. "Imaginez que vous êtes assis et que vous jouez quelque chose au piano et qu'il y a une boîte magique sur le piano qui écoute ce que vous jouez et recrache la partition de tout ce que vous avez joué", explique Baumgartner. "Vous pouvez apporter cette partition à un musicien et le musicien peut lire les notes sur la partition et dire que vous jouiez" Mary avait un petit agneau ". Le musicien n'avait pas besoin d'entendre ce que vous jouiez. Ils n'ont qu'à lire les notes.
Ce système fonctionne de manière similaire. Essentiellement, il identifie les sons et crée des représentations compactes du son à partir d'un spectrogramme, ou "pistes de hauteur", qui sont analogues aux notes sur une partition de musique. Ensuite, il les compare aux pistes de pitch dans une bibliothèque existante d'appels de baleines. Les robots transmettront les clips audio contenant des sons de baleines, selon leur analyse, à un serveur dédié à terre. Les analystes humains de retour au laboratoire écoutent ces clips et font le dernier appel pour savoir si des baleines ont été détectées ou non, ainsi que des notes sur les caractéristiques du son et les espèces qui l'ont produit.
«Beaucoup de sons de baleines sont distinctifs selon les espèces. Les baleines franches de l'Atlantique Nord émettront des sons différents de ceux d'un rorqual commun », explique Baumgartner. "Les pistes de pitch pour chacune des espèces sont distinctives."
Les composants matériels du système d'écoute comprennent un ordinateur à l'intérieur de chaque planeur et bouée et un microphone sous-marin. Ces robots sont également équipés de capteurs de mouvement de particules qui peuvent les aider à déterminer la direction d'où provient le son. Les ordinateurs renvoient les données au laboratoire via un système satellite iridium. Après avoir quitté le satellite, il passe par le traitement et est mis sur un site Web central qui l'affiche publiquement. Les données sont également partagées avec l'Administration nationale océanographique et atmosphérique.
Le planeur Slocom peut fonctionner pendant trois à quatre mois sur une batterie lithium-ion, et la bouée fonctionne sur une pile de piles alcalines qui durent un an. La bouée amarrée a été conçue au WHOI pour être très silencieuse afin que les instruments de bord puissent écouter efficacement les sons de l'océan.
Les bouées et les planeurs sont capables de communication bidirectionnelle. Les planeurs passent un "appel téléphonique à la maison" toutes les deux heures à un ordinateur du laboratoire de Baumgartner à Woods Hole, Massachusetts. Il envoie non seulement des données de suivi de tangage, mais toutes sortes d'informations sur la façon dont le parapente se comporte, où il se trouve et où il pense qu'il va. Les chercheurs peuvent lui dire d'aller ailleurs ou de résoudre les problèmes qui surviennent à bord.
« La raison pour laquelle nous avons choisi différentes plates-formes pour intégrer cette technologie est que vous souhaitez parfois surveiller une zone relativement petite pendant une longue période. Les bouées sont idéales pour cela », déclare Baumgartner. "Les véhicules autonomes sont bons si vous voulez faire une zone beaucoup plus grande."
Tel qu'il existe aujourd'hui, les deux robots agissent comme les feux clignotants devant une école primaire qui avertissent les voitures de ralentir. Mais Baumgartner et son équipe espèrent que ces robots pourraient un jour dire à tous les navires ou éventuellement aux pêcheurs de faire attention lorsque les baleines sont à proximité, soit par e-mail, SMS, une application d'alerte, un logiciel gouvernemental ou peut-être une autre forme de communication.
Baumgartner étudie les baleines et l'acoustique des océans depuis plus d'une décennie. En 2005, lui et ses collaborateurs déployaient des planeurs dotés de capacités de surveillance acoustique passive. Mais bientôt, ils ont réalisé que si collecter des sons et les analyser des mois plus tard était bon pour la science, ce n'était pas utile pour la conservation ou la gestion. C'est à ce moment-là qu'ils ont commencé à modifier le système pour effectuer davantage de détections en temps réel. Depuis 2012, ils ont parcouru deux versions des robots océaniques, mais le logiciel est resté plus ou moins le même.
Aux États-Unis, la NOAA a mis en place un programme appelé zones lentes qui crée une boîte autour des zones où les baleines ont été détectées visuellement ou acoustiquement. Il demande aux marins qui traversent de ralentir à dix nœuds ou moins ou d'éviter complètement la zone. « Ce programme existe depuis environ deux ans. Et nous avons eu beaucoup de zones lentes sur la côte Est au cours de l'hiver dernier, déclenchées à cause de nos bouées et de nos planeurs », explique Baumgartner. "Nous savons que lorsque les navires vont plus lentement, ils sont moins susceptibles de heurter et de tuer des baleines."
Le Canada, en revanche, a fermé des zones à la pêche et imposé des limites de vitesse obligatoires lorsque des baleines sont présentes.
Sans ce système, le moyen de repérer les baleines en déplacement consiste à surveiller l'océan depuis un avion, un drone ou un navire. Ces méthodes sont utiles pour obtenir une lecture visuelle des baleines, et vous pouvez dire à partir de photos si elles sont empêtrées, blessées, malades ou mortes. Mais les instruments de vol sont souvent gênés par les conditions météorologiques et de vent. Avec l'imagerie, s'il y a trop de calottes blanches sur l'océan, il serait impossible de distinguer une baleine. Les robots, notamment la bouée amarrée, quant à eux, peuvent écouter tout le temps. Mais seulement quand et si les baleines appellent dans la région.
Bien que cette technologie soit utile, en particulier pour atténuer les risques dans les zones où les baleines noires ne sont pas très courantes, elle ne peut résoudre ce problème à elle seule. « Ces systèmes ne sont qu'un rappel constant. Mais il ne suffit pas de faire savoir aux gens qu'ils sont là. Continuer à plaider pour des protections plus solides pour les baleines noires sur la base de ces informations est vraiment important », a déclaré Baumgartner. "Il existe de nombreuses autres solutions auxquelles nous devons prêter attention."
Selon Baumgartner, les restrictions de vitesse obligatoires imposées par le Canada dans les zones où les baleines sont présentes sont l'approche la plus efficace. «Cette [distinction] volontaire par rapport à obligatoire est vraiment importante car le respect des restrictions obligatoires de vitesse des navires est en fait assez bon. Le respect des ralentissements volontaires est assez mauvais », dit-il.
De plus, Baumgartner et son équipe pensent que les industries marines peuvent appliquer les informations fournies par les robots. Un problème qu'ils essaient toujours de résoudre est de savoir à qui transmettre ces informations. Parce que lorsqu'un navire veut débarquer, il doit être à l'heure pour décharger, avoir des débardeurs sur place et avoir des camionneurs prêts à réceptionner les conteneurs. "C'est un problème commercial que le capitaine ne résoudra pas seul. À qui fournissez-vous ces informations ? » dit Baumgartner. "Le fournissez-vous au capitaine, le fournissez-vous aux pilotes, à la compagnie, aux planificateurs et aux planificateurs d'affaires, ou aux personnes qui organisent la logistique à terre au port, aux garde-côtes afin qu'ils puissent notifier les navires?" Leur projet avec la compagnie maritime française, Groupe CMA CGM, vise à trouver une réponse à cette question.
Pendant ce temps, les sociétés éoliennes offshore, qui financent les opérations de certaines des bouées de Baumgartner, sont également intéressées à voir si les robots peuvent informer les calendriers de construction et conseiller les meilleures pratiques pour les navires qui vont et viennent pour entretenir les parcs éoliens.
Les robots ne sont pas une solution holistique pour toutes les industries opérant à proximité des baleines en mer. Par exemple, ils pourraient ne pas être pratiques pour empêcher les baleines noires de s'emmêler dans les engins de pêche aux États-Unis. Les pêches fonctionnent différemment au Canada par rapport aux États-Unis. « Ils pêchent [au Canada] avec beaucoup moins d'engins. Il y a des saisons où les gars pêchent et quand la saison est terminée, ils doivent rassembler tout le matériel et rentrer chez eux », ajoute-t-il. "La pêche américaine n'est pas du tout comme ça, c'est une pêche toute l'année, donc les gars n'ont tout simplement pas l'équipement pour ramasser leur équipement et le ramener à la maison."
En plus des robots pour les baleines, Baumgartner et d'autres étudient les moyens par lesquels les scientifiques et les fabricants peuvent innover dans la pêche sans corde pour la rendre moins chère et plus facile à intégrer dans leurs entreprises. De cette façon, ils peuvent toujours pêcher même lorsque les baleines sont là, et les organismes de réglementation n'auront pas à fermer des zones entières parce qu'une baleine a été détectée à proximité.
«Nous n'allons pas arrêter la navigation, nous n'allons pas arrêter la pêche. Nous devons trouver un moyen pour que ces industries soient durables, pour ne pas avoir l'impact qu'elles ont sur l'océan aujourd'hui et sur les animaux qui y vivent », déclare Baumgartner. "L'un des moyens potentiels d'atténuer ces risques que nous posons aux animaux est de changer les pratiques industrielles lorsque nous savons que les baleines sont présentes."
