El Mar Cantábrico es una de las autopistas biológicas más importantes para los cetáceos. Sin embargo, su estudio suele depender de avistamientos visuales o grabadoras que requieren ser recuperadas meses después. En Itsaslab, estamos cambiando el paradigma mediante una nube de boyas acústicas que procesan el sonido en tiempo real.

La Arquitectura: Hidrófonos y el “Oído” del ESP32-S3

Cada nodo de nuestra red está equipado con un hidrófono de alta sensibilidad conectado a la interfaz I2S del ESP32-S3. El flujo de datos de audio es masivo (muestreo a 44.1kHz), lo que imposibilita su transmisión por radio. Aquí es donde entra la IA en el borde.

El Proceso de Clasificación Biológica:

1. Espectrograma en Tiempo Real: El ESP32-S3 realiza una Transformada Rápida de Fourier (FFT) para convertir el audio en una imagen de frecuencias.
2. Inferencia con CNN: Una red neuronal convolucional, entrenada previamente en nuestros servidores Debian 13, analiza el espectrograma buscando patrones específicos de Physeter macrocephalus (Cachalote) o Delphinus delphis (Delfín común).
3. Transmisión de Metadatos: Si el modelo detecta una coincidencia con una confianza > 85%, la boya envía un paquete LoRa con la especie, la intensidad del clic y la posición GPS.

Orquestación: La Nube de Boyas

Al desplegar una “nube” o enjambre de estas boyas, no solo detectamos la presencia, sino que podemos realizar triangulación acústica.

• Sincronización Temporal: Utilizando el pulso de los satélites GPS, todas las boyas comparten un reloj común ultra-preciso.
• Localización por TDOA (Time Difference of Arrival): Al comparar el milisegundo exacto en que tres boyas distintas escuchan el mismo “clic”, nuestro servidor Debian puede calcular la posición exacta y la trayectoria del animal bajo el agua.

Desafíos Técnicos: El Ruido de Fondo

El mayor enemigo de la IA marina es el ruido antropogénico (motores, sonares). Para resolverlo, hemos implementado un modelo de cancelación de ruido adaptativa que filtra las frecuencias de cavitación de hélices antes de pasar el audio al clasificador de especies.

“Escuchar el océano es entender su salud sin invadir su espacio.” ʕ •ᴥ•ʔ