أراضي متحف التاريخ الطبيعي (NHM) في لندن خضعت لعملية تحول كاملة في السنوات الأخيرة التي خدمت لضمان انغماس الزوار بالكامل في عجائب العالم الطبيعي بمجرد انتقالهم إلى الموقع.
مع دخول الزوار إلى الأراضي عبر أنفاق لندن تحت الأرض ، والتي تربط NHM أيضًا بالمتاحف الأخرى ومناطق الجذب المحلية المنتشرة على طول Road Road ، يقومون الآن بذلك على طول ممر تصطف على الصخور ، المكتظة بالسرخس ، والسيكاد ، ونماذج الديناصورات ، كجزء من مجموعة من قصة تطور الأرض.
على يسار المبنى ، على مرمى حجر من صخب وصخب ساوث كينسينجتون ، هي حديقة اكتشاف NHM Nature ، التي افتتحت للجمهور في صيف عام 2024.
تعج المساحة بالنباتات والحيوانات ، التي توفر “مختبرًا حيًا” للعلماء الـ 400 في المتحف ، الذين يتتبعون التنوع البيولوجي للمساحة بمساعدة شبكة من أجهزة الاستشعار التي تنتشر في المكان.
“إن الطموح مع مستشعرات حديقة المتحف هو إنشاء هذا المختبر” الخارجي دائمًا “لجمع البيانات البيئية الحضرية واتخاذها”. “في الوقت الحالي ، لدينا مجموعة من حوالي 58000 ملاحظة بصرية من حديقة المتحف ، لكن هذه المستشعرات ستفعل أشياء تتجاوز ذلك.”
ستقوم المستشعرات بتقاط البيانات البيئية من خلال تتبع درجة حرارة ورطوبة التربة والممرات المائية في الحديقة ، على سبيل المثال ، وتسجيل بيانات صوتية مفصلة للغاية.
“قد تسمع أغنية الطيور في الحديقة بشكل بارز ، ولكن المستشعرات في تناغم بما يكفي لسماع رفقة جناح الحشرات وقطع من هذا القبيل” ، يضيف ويلز. “هدفنا هو الجمع بين جميع بيانات المستشعرات التي سنحصل عليها مع مجموعة بيانات المراقبة المرئية الضخمة التي يجب أن ننتجها بالفعل هذه المنصة البحثية ، والتي يمكن لعلمائنا الوصول إليها واستخدامها.”
ربط النقاط
يتم جمع بيانات Nature Discovery Garden من أجهزة استشعار متعددة يتضمن ذلك 25 جهاز Raspberry PI مرتبطًا معًا بواسطة شبكة بيانات معقدة.
“هناك أجهزة استشعار وهناك الأجهزة ، ويمكن أن تحتوي صناديق الأجهزة على أجهزة استشعار ، والتي هي أيضًا حيث تتخلى Raspberry PI وجميع القوة الحسابية للإعداد” ، هذا ما يقوله إد بيكر ، باحث في علم الأحياء الصوتي في NHM ، لـ Computer Weekly. “يحتوي كل مربعات من أجهزة Raspberry Pi على شكل من أشكال مستشعر الصوت فيها ، ويمكن أن يكون لها العديد من المستشعرات البيئية الأخرى [linked to] هم.”
على سبيل المثال ، يستشهد Baker بأحد الأجهزة المستخدمة لتسجيل صوت Pond ، والتي ترتبط أيضًا بسلسلة من المقاييس الحرارية التي هي في أعماق مختلفة من البركة لتقييم كيفية تأثير الاختلافات في درجات حرارة المياه على ما ينمو أو يعيش هناك. تم تجهيز أجهزة الاستشعار الصوتية أيضًا بميكروفونات متعددة بحيث يمكن التقاط الصوت من اتجاهات مختلفة.
لمساعدة بيكر وفريقه في تحديد مصدر الأصوات التي يتم التقاطها ، فإنهم يستخدمون نماذج التعلم الآلي من كورنيل لاب ، بما في ذلك تطبيق تحديد الطيور ميرلين.
“لديها قوائم مختلفة من [bird] يقول: “الأنواع ، وهناك واحدة يمكن أن تحدد الفرق بين الأصوات البشرية والسيارات وكل شيء آخر يحدث في البيئة” ، في معظم الأحيان ، تسجل لتجنب الضوضاء ، ولكن [we want to understand] كيف تتفاعل الطيور مع ضوضاء البيئات الحضرية ، لذلك نريد الحفاظ على الضوضاء. الأمر مختلف تمامًا عن العمل في غابة لطيفة وبكر أو مختبر صوتي ، لكننا نريد أن نتحلل شريط الصوت ثم نحصل على بعض المعنى منه. “
في الوقت الحالي ، يتم استخدام كميات متواضعة فقط من طاقة حساب Raspberry PI في مربعات الجهاز ، ولكن هناك احتمال أن يوفروا إمكانات تشبه الحوسبة للمساعدة في معالجة البيانات التي جمعتها المستشعرات في المستقبل.
يقول بيكر: “تم إعادة تشكيل الحدائق على نطاق واسع لأول مرة منذ عام 1881 قبل إعادة فتحها في الصيف الماضي ، وربما ستكون هذه طويلة مرة أخرى قبل أن تتاح لنا فرصة لتغيير أي شيء”. “لذلك ، ذهبنا إلى المبالغة الطفيفة على قوة الحساب في الحدائق في الوقت الحالي ، وعلى البنية التحتية التي تدعمها كل شيء ، لذلك لدينا مستوى من التدقيق في المستقبل.
“لما نحن عليه الآن ، فإن نقل البيانات مرة أخرى [to where the data is processed) is really easy, so doing that right now on the edge isn’t important. As we expand out to some of our other sites, where we can’t dig up their gardens, we’ll revisit that.”
Sensor install and deployment
While the Nature Discovery Garden has been open to the public for more than year, the sensors themselves were switched on in mid-September 2025, after a period of sensor installation and testing.
“There have been some challenges with the sensor install, as it comes to managing timelines across the estate,” says Wiles.
For example, the terracotta brickwork on the exterior of the museum has been under restoration for some time, and the sensor install project has had to fit in with the timelines for that work, she says. The data collected by the sensors will be fed into an Amazon Web Services (AWS) product stack known as the Data Ecosystem Platform, which Wiles is the product lead for, having joined the project eight months ago.
She describes her role as being the “bridge between the engineering and science teams”, as it her job to ensure the huge amounts of data being collected are processed efficiently.
“We had a testing week of the sensors recently,” she says, in response to a question about the scale of the data being collected for the project, “And we’ve had about 36,000 recordings per day over the whole sensor network, which are all fed into the Data Ecosystem. We expect that in just audio data alone, we’re going to generate around 20 terabytes of data a year, so there are big considerations to take in terms of the tech we use to process that and feed it into the system.”
As well as information gleaned from the garden’s sensors, there is also data collected during the museum’s BioBlitz events, whereby people are invited to record and share details of the flora and fauna they have spotted in the gardens during a defined period.
“Most of the [BioBlitz] تأتي البيانات من خلال خط أنابيب غير طبيعي في النظام البيئي للبيانات ، و – من حيث بيانات المستشعر – ما سنفعله هو تحميل الدفعة ذلك في النظام البيئي للبيانات حتى نتمكن من التحقق من كل شيء ومراقبة كل شيء كما هو متوقع. “
العمل من خلال التحديات
مع تشغيل المستشعرات الآن ، هناك أمل في أن يحدث تحميل على النظام الإيكولوجي للبيانات بانتظام أكبر بكثير.
يقول ويلز: “ننتقل إلى مرحلة الأتمتة ، للحصول على هذا العنصر” دائمًا “والآراء المباشرة لما تبدو عليه البيانات”. “في الوقت الحالي ، قد يكون لدينا فقط [the data] مرة واحدة في اليوم ، لكننا نريد أن يكون هذا التدفق المستمر للبيانات قادمًا بمجرد أن نتحقق من أن هذه المجموعة الأولى من بيانات المستشعر تعمل كما هو متوقع. “
كان هناك أيضًا “الكثير من الاعتبارات الفنية” للعمل من خلال التأكد من أن المعلومات التي يتم تغذيتها في منصة النظام الإيكولوجي للبيانات يتم إدخالها باستمرار ، بالنظر إلى أن هناك “كل هذه البيانات تأتي إلى مكان واحد من العديد من المصادر” ، كما يقول ويلز.
“في العالم الطبيعي ، لدينا حوالي مليوني نوع ملحوظ ، ولكن لدينا حوالي 20 مليون طريقة مختلفة لتسمية هذه الملايين نوعًا ، لذلك اضطررنا إلى بناء محرك معادلة تصنيفية ، وهي عملية داخلية نستخدمها للتأكد من أن الأسماء عبر مجموعات البيانات مكافئة.
“وهذا يعني أن الباحثين لدينا لديهم طريقة موحدة وصحيحة وقوية للغاية للتأكد من أنهم يرون جميع السجلات لتصنيف معين ، مما سيساعد حقًا في جمع هذه البيانات معًا ، وإنشاء اتصالات وتسريع الأبحاث.”
الحفر في النظام البيئي للبيانات
كما ذكرنا سابقًا ، تم تصميم منصة النظام الإيكولوجي للبيانات حصريًا من AWS Technologies ، بما في ذلك دلو Amazon DocumentDB و Amazon S3 لتخزين البيانات ، وتكامل AWS Glue بدون خادم يوفر لاستقبال بيانات المستشعر.
“نحن الآن نستخدم Amazon QuickSight [assist with our] الملاحظات البصرية [data]هذا أمر رائع لأنه يمكنك استخدام Amazon Q للوصول إلى هذه البيانات والوصول إليها لرؤية وجهات نظر جديدة لم تراها من قبل ، والقيام بأشياء مثل تصورها على الخريطة ، وتصورها كرسوم بيانية وإلغاء تأمين رؤى جديدة “، كما يقول ويلز.
مع تشغيل مستشعرات الحديقة الآن ، ستكون هناك بيانات إضافية قادمة إلى النظام الأساسي تخطط NHM أيضًا لاستخدام الذكاء الاصطناعي الأمازون Q (AI) للاستعلام ، وسيكون هناك دور لـ Amazon Sagemaker في الإعداد. يتم وصف هذه التكنولوجيا الأخيرة من قبل AWS على أنها تجمع بين التعلم الآلي وقدرات التحليل لمساعدة المستخدمين على فهم بياناتهم.
يقول ويلز: “نحن نهدف إلى تشغيل Sagemaker كأداة تحليل أساسية في وقت لاحق من هذا العام”. “وبمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكننا جعل فريقنا من الباحثين يصلون إلى جميع البيانات الموجودة في النظام البيئي للبيانات الأساسية ، حتى يتمكنوا من إجراء أبحاثهم أصلاً داخل Sagemaker.”
ومع ذلك ، بالنسبة إلى Baker ، فإن التركيز الآن على استخدام أجهزة الاستشعار للحصول على بيانات قيمتها لمدة عام لبناء صورة أساسية عن تأثير الموسمية على أنماط درجات الحرارة عبر الموقع ، على سبيل المثال.
“أريد الحصول على خط الأساس لمدة عام [of data] نظرًا لأن المملكة المتحدة موسمية للغاية ، لذلك يجب أن تكون متأكدًا من أن أي اختلافات تجدها ليست فقط للموسمية ، “نحن بحاجة إلى بيانات صلبة تحتاج إلى تفسير قوي حتى نتمكن من وضع سياسات صلبة تعني أنه يمكننا تقديم تخفيفات تجعل أماكن حضرية مثل هذا لطيفًا للجميع”.
على سبيل المثال ، يستشهد بمقدار تلوث الضوضاء التي تخضع الحدائق ، بسبب موقعها في منتصف جنوب كينسينغتون ، وكيف يمكن تخفيف ذلك.
“لا يوجد الكثير من الغطاء النباتي بيننا وبين الطريق ، وفي فصل الشتاء ، يكون تلوث الضوضاء أعلى بكثير. ويمكنك تقديمه التدخلات لمعالجة ذلك وزيادة التنوع البيولوجي، مثل زراعة الأشجار والشجيرات ، ولكن أيها؟ لأننا نريد أن نجعل المساحات الحضرية أجمل للناس ونمنح الطبيعة فرصة للقتال قليلاً. “
