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Coordinateur : Monsieur Pierre Boulet Université de Lille CRIStAL
Équipe : Émeraude du Groupe Thématique : SEAS.
Dates : 10/21 - 09/25
Résumé :
Le projet ULP COCHLEA permettra, par mimétisme, la conception de capteurs acoustiques bio-inspirés plus intelligents, plus petits, moins chers et passifs pour la surveillance et l’analyse in-situ sur de longues durées de l’environnement marin et des activités maritimes associées, en particulier en mer Méditerranée. Le projet permettra le développement de modèles cognitifs et prédictifs pour comprendre la vie sous-marine à de plus longues échelles spatiales et temporelles.
Notre but est de développer des capteurs acoustiques. Entièrement bio-inspirés, ultra-basse consommation, intelligents, ils peuvent surveiller in situ et durablement avec moins de 10 milliwatts.
- Objectif 1 : Concevoir une cochlée analogique bio-inspirée
L’objectif est de concevoir une cochlée CMOS bioinspirée capable (comme toute oreille de mammifère) de convertir des signaux analogiques acoustiques en trains parallèles d’impulsions et de permettre leur localisation par couplage en réseaux de cochlées. Ces cochlées seront connectées à un hydrophone ULP existant pour écouter et localiser les événements acoustiques avec une grande précision. - Objectif 2 : Concevoir une puce ULP AI pour la reconnaissance de signatures acoustiques
La « puce IA » fait référence à la nouvelle génération de microprocesseurs spécialement conçus pour imiter le cerveau afin de traiter les tâches d’intelligence artificielle plus rapidement, en utilisant considérablement moins d’énergie tout en étant hors du cloud. Nous souhaitons développer le premier processeur audio bioinspiré et binaural utilisant des réseaux de neurones à impulsions (SNN) dont la consommation électrique serait comprise entre 1 et 10 milliwatts. - Objectif 3 : Détecter et localiser des événements acoustiques spécifiques pour la préservation de l’écosystème marin.
Notre capteur acoustique peut être bien programmé pour détecter des événements d’intérêt très spécifiques, pour produire des « alertes« avec des informations spatiales associées. Il peut détecter des espèces vulnérables comme les cétacés et alerter de leur présence. À l’opposé, il peut détecter les bateaux de pêcheurs, les bateaux touristiques, la pêche illégale avec des explosifs qui peuvent interférer avec la communication des poissons et les mettre en danger. - Objectif 4 : Développer des modèles acoustiques de la vie marine à travers les paysages sonores et l’écoacoustique.
Le programme de surveillance associé au développement de technologies innovantes de détection et de traitement acoustiques bio-inspirées nous donnera un aperçu des paysages sonores marins de la Méditerranée centrale et une image de leur composition en termes de sources biologiques vs sources de bruit anthropiques.
Abstract
ULP COCHLEA project will permit, by mimicry, the design of smarter, smaller, cheaper and passive bioinspired acoustic sensors for long-duration in-situ monitoring and analysis of marine environment and related maritime activities especially in Mediterranean Sea. The project will enable the development of cognitive and predictive models for understanding submarine life for long spatial and temporal scales.
This project develops disruptive ocean passive acoustic sensors. Fully bioinspired, ultra-low power, smart and compact, they can monitor in-situ for extended time periods with less than 10 milliwatts
- Objective 1 : Design a bioinspired analog cochlea
The objective is to design a bioinspired CMOS cochlea able (like any mammal ear) to convert acoustic analog signals to parallel trains of spikes and bi (multi-channel) naurally to localization. The cochlea will be connected to an existing ULP hydrophone to listen and localize acoustic events with high accuracy. - Objective 2 : Design a ULP AI chip with bioinspired audio processing
“AI chip” refers to the new generation of microprocessors which are specifically designed to mimic the brain to process artificial intelligence tasks faster, using spectacularly less power and off the cloud. We are going to develop the first bioinspired and binaural audio processor using spiking neural networks (SNNs) whose power consumption would be between 1 and 10 milliwatts. (Innovation 2). - Objective 3 : Detect and localize specific acoustic events for preservation of the submarine ecosystem.
Our acoustic sensor can be well-tuned to detect very specific events of interest, to produce « alerts« with some associated spatial info. It can detect vulnerable species like cetaceans and alert around, for instance, oil-gas exploration ships. From the opposite perspective, it can detect fishermen boats, touristic boats, illegal fishing with explosives that may interfere with fish communication and endanger them. - Objective 4 : Develop acoustics models of marine life through soundscapes and ecoacoustics.
The monitoring program associated to the development of innovative bioinspired acoustic sensing and processing technologies will give us an overview of the marine soundscapes of the central Mediterranean Sea and an image of their composition in terms of biological sources vs anthropogenic noise sources.