À l’écoute de la planète

Pour pouvoir comprendre les problèmes de la planète, nous devons apprendre à écouter davantage la nature, et à mieux l’écouter. Tandis que le français Michel André installe un réseau mondial d’oreilles électroniques, l’américain Topher White écoute les forêts tropicales en utilisant de vieux téléphones portables.

En partenariat avec Rolex

Le professeur Michel André a une vie trépidante : il plonge au milieu des cachalots, grimpe à plus de 40 mètres de hauteur dans la canopée de la forêt tropicale, s’isole dans une grotte à 600 mètres de profondeur, nage au milieu des piranhas… Tous ces dangers, il les brave avec une unique obsession : écouter. Écouter ce que nous croyons être un monde de silence, ce que nous ne connaissons pas, ce que nous ne voulons pas entendre. Partout où la nature est menacée, il installe des capteurs intelligents pour écouter, surveiller et analyser. Cela l’aide et aide le monde à prendre les mesures nécessaires pour préserver l’environnement, ou même pour le sauver.

La quintessence de l’acoustique sous-marine

Michel André est né et a grandi à Toulouse. Enfant déjà, il affirme à ses parents qu’il veut devenir vétérinaire, puis vers l’âge de douze ans, il précise : il étudiera la communication entre les dauphins. Il n’est encore qu’un enfant, mais il a déjà compris que ces mammifères, dont le cerveau évolue depuis 30 millions d’années, ont atteint la quintessence de l’acoustique sous-marine. Au début des années 1990, il n’existe cependant pas encore d’études spécifiques dédiées à la bioacoustique (l’étude des sons émis par les animaux). Il commence donc par décrocher une maîtrise en biochimie et une autre en physiologie animale, puis il suit un cursus universitaire en biotechnologie à l’INSA (Institut National des Sciences Appliquées).

Collisions entre bateaux et baleines

De 1987 à 1992, Michel André part en Californie pour se spécialiser en bioacoustique dans un laboratoire qui étudie les dauphins. En 1992, il est appelé dans les îles Canaries pour trouver une solution au problème de collisions entre des ferries de touristes et des cachalots. Même si les préoccupations de son commanditaire relèvent davantage de l’avenir du tourisme que du sort des cachalots, le scientifique ne se fait pas prier pour venir tester son concept.

Il constate alors que, dans la cacophonie sous-marine, les animaux ne parviennent plus à distinguer les différents sons. L’ouïe des baleines est en effet perturbée par l’abondance des sons provenant de l’activité humaine, et les alertes sonores des bateaux ne les font plus dévier de trajectoire. Il décide donc d’inverser la proposition : ce sont les bateaux qui vont éviter les baleines.

Pour ce faire, il installe avec le soutien de Rolex un système WACS (Whale Anti-Collision System) et développe à cet effet le prototype de la bouée acoustique passive. Petit à petit, son concept évolue vers un réseau de capteurs acoustiques qui captent les sons spécifiques émis par les cétacés, et déterminent ainsi leur position. Désormais, ce ne sont pas les baleines qui sont mises en garde contre la présence de bateaux, mais les bateaux qui sont avertis de la présence de baleines.

L’activité humaine génère beaucoup de bruit

M. André : « Jusqu’au début des années 1990, on pensait que les seuls animaux à souffrir du bruit étaient les cétacés, parce qu’ils utilisent des sons pour leur communication, leur reproduction et la chasse. Mais nous savons maintenant que d’autres animaux marins, qui n’entendent pas, sont eux aussi affectés par les sons car ils en captent les vibrations. On ne parle donc plus seulement des cétacés, mais aussi des calmars, des coraux et de tous les invertébrés. Bref, des milliers d’espèces. C’est toute la chaîne alimentaire qui est affectée par le bruit. »

Une grande partie de ce bruit est provoquée par l’activité humaine : cargos, plateformes de forage, manœuvres militaires, éoliennes offshore, expériences géophysiques avec des canons à air comprimé pour étudier le fond des océans, etc. Toutes ces sources sonores émettent des ondes à basse fréquence, qui se propagent sur de longues distances. Ceux qui pensent que sous la surface des océans repose un monde de silence ont bien tort : au cours des cinquante dernières années, les sons basse fréquence d’origine humaine dans les océans ont augmenté de 15 décibels.

Laboratoire d’écoute

Trente-cinq ans après son rêve d’enfant d’étudier la communication entre les dauphins, Michel André fait l’amer constat que « l’océan va mourir à cause du bruit ». C’est en poursuivant son idée fixe que le bioacousticien en est arrivé à cette sombre conclusion. En 1997, il passe un doctorat à l’université de Grande Las Palmas de Gran Canaria, où il est également professeur. Il y reste six ans et, à 40 ans, propose au gouvernement espagnol de créer le Laboratoire d’Applications Bioaoustiques (LAB). Sa proposition est acceptée, et Michel André est depuis 2003 le directeur de ce laboratoire implanté à l’Université technique de Catalogne, à Barcelone. Là, il écoute les sons de la planète. Michel André a remporté en 2002 un Prix Rolex à l’esprit d’entreprise. « C’est un grand privilège d’avoir été distingué, et cela fait dix-huit ans que Rolex est attentif aux besoins que je peux avoir dans mes recherches. »

Système en trois étapes

Fort de cette reconnaissance, Michel André travaille dur au développement de son programme LIDO (Listen to the Deep Ocean), un système d’écoute de la planète qui se décompose en trois étapes :

* Développer des microphones sensibles mais robustes, adaptés à l’environnement dans lequel ils sont placés (mer, forêt tropicale, désert) ;

* Surveiller en permanence et interpréter les sons naturels et humains, en utilisant l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique (avec le développement d’algorithmes et de techniques qui permettent aux ordinateurs d’apprendre) ;

* Alerter, en temps réel, des sons qui constituent une menace pour la nature, qu’ils soient d’origine humaine ou autre.

Une fondation pour le silence

Michel André développe ainsi à grande échelle son programme LIDO, qui compte désormais 22 grandes stations d’observation sous-marine, réparties dans le monde entier. En dix-sept ans, tout un réseau sous-marin de capteurs a ainsi été progressivement déployé. Véritables oreilles intelligentes dotées d’un cerveau artificiel, ces capteurs analysent automatiquement le niveau et l’origine de toutes les sources sonores, en temps réel. Il s’agit d’un moyen unique de cartographier l’évolution sonore de toutes les mers du globe.

L’objectif du Français est de sensibiliser les gouvernements et les entreprises, et de leur proposer des solutions pour réduire la pollution sonore des océans. Il a créé à cette fin une entreprise et une fondation : The Sense of Silence Foundation. Aujourd’hui, le projet d’écoute de Michel André s’étend à bien d’autres domaines que les seuls océans : le réseau d’oreilles électroniques est présent dans le monde entier. Aux quatre coins de la planète la nature est écoutée, et les signaux de menaces sont captés.

La nature n’a pas de fin

M. André : « Nous devons écouter la nature. Les humains ont perdu leur capacité à écouter les messages acoustiques de la nature, et encore plus à les comprendre. La technologie nous donne désormais l’opportunité de retrouver cette faculté. Mais nous devons aussi prendre conscience de notre responsabilité. Nous ne pouvons pas nous contenter d’écouter pour ensuite ignorer ce qui se passe. Non, nous devons agir pour préserver la planète. Ce réseau d’oreilles électroniques nous permet de prendre conscience de ce que nous devons faire pour ne pas compromettre l’avenir de notre monde. »

Son système de surveillance mondiale du son est un parfait exemple de ce que représente l’Initiative Perpetual Planet de Rolex. « J’aime ce concept du perpétuel. La nature est perpétuelle, la nature n’a pas de fin et je pense donc qu’il n’y aura pas de fin à notre étude du son. »

Collaborations avec d’autres lauréats

Des collaborations avec d’autres lauréats des Prix Rolex à l’esprit d’entreprise ont donné naissance à de nouvelles applications pour le concept d’écoute du bioacousticien français. En Inde, il a ainsi travaillé avec l’environnementaliste Arun Krishnamurthy (Prix Rolex à l’esprit d’entreprise en 2012) pour prévenir les collisions entre les trains et les éléphants. Le spéléologue italien Francesco Sauro (Prix Rolex à l’esprit d’entreprise en 2014) utilise quant à lui le système LIDO de Michel André pour écouter les sons en grottes profondes (dans le nouveau domaine scientifique de la spéléo-acoustique). « Les lauréats des Prix Rolex à l’esprit d’entreprise forment une famille », dit Michel André. « Ils partagent leurs défis et travaillent ensemble pour les résoudre. »

Dauphins roses et piranhas

La forêt amazonienne aussi est un endroit qui fascine Michel André. Rien d’étonnant donc à ce qu’il soit devenu ambassadeur de la réserve naturelle de Mamirauá, située à 500 kilomètres de Manaus, la capitale de l’État d’Amazonas au Brésil. C’est là-bas qu’évoluent les derniers dauphins roses du monde, au milieu des piranhas. Michel André et José Márcia Ayres (lauréat du Prix Rolex à l’esprit d’entreprise 2002) y ont uni leurs forces. Le Français a développé la première phase de son projet expérimental ‘Providence’, en adaptant ses oreilles océaniques à la canopée des forêts tropicales pour découvrir, grâce à la captation des bruits, ce qui se passe en dessous.

Aller en tout lieu à tout moment

« Les satellites peuvent voir que l’homme est en train d’abattre des arbres, mais ils ne peuvent pas déceler si et comment la vie change dans la forêt », explique Michel André. « Les sons, eux, le peuvent. » Comme il détecte les problèmes à un stade précoce, Michel André peut également comparer les zones sans interférence humaine avec celles qui sont impactées par notre activité. À terme, il espère pouvoir ainsi surveiller l’ensemble de la forêt amazonienne.

Autre avantage de son approche : « Grâce au réseau mondial de capteurs, nous pouvons désormais surveiller la santé de la nature de manière globale et permanente. Il y a quelques années encore, nous nous occupions de la nature de manière dissociée, en isolant ses différents domaines : les océans, la forêt tropicale, les déserts. À présent, nous pouvons aller en tout lieu et à tout moment. Nous sommes en mesure d’écouter la nature dans le monde entier. Chez nous, dans le confort de nos fauteuils, nous pouvons entendre les sons de la forêt amazonienne, du pôle Nord ou de l’Antarctique. Nous pouvons entendre l’Afrique, nous pouvons aller sous l’eau, nous pouvons aller partout et au même moment. »

Des oreilles à l’écoute de la forêt tropicale

L’américain Topher White utilise de vieux téléphones portables pour créer un système permettant de détecter les activités illégales dans les forêts tropicales. Son projet innovant lui a valu un Prix Rolex pour l’entreprise en 2019.

Une passion pour les gibbons

Les gibbons ou singes à long bras, un genre de singes sans queue et au visage glabre, intriguaient Topher White depuis son enfance. Avec son frère, il allait régulièrement les voir au zoo de San Francisco. « On entendait déjà leurs cris avant même d’arriver au zoo. » En 2011, à l’âge de 26 ans, Topher White obtient l’occasion d’observer ses animaux préférés dans la nature. À l’époque, l’ingénieur américain travaille dans un laboratoire français de fusion nucléaire. C’est là que se présente à lui l’opportunité de travailler comme volontaire dans un sanctuaire de gibbons à Bornéo, en Indonésie.

Sécurité insuffisante

La réserve disposait de trois gardes de sécurité pour protéger la zone contre les coupes forestières illégales. Et pourtant, lors d’une randonnée, Topher White tombe inopinément sur un homme qui vient d’abattre un arbre, à seulement quelques centaines de mètres de la réserve. « Le problème était que personne ne l’avait entendu. Les forêts tropicales sont des endroits très bruyants. Entre les cris des gibbons, des oiseaux et de nombreux autres animaux, des calaos aux grillons, c’est une cacophonie constante. »

« L’organisation faisait évidemment ce qu’elle pouvait pour protéger sa réserve, mais en pure perte, bien que la zone ne soit pas très étendue. Envoyer quelques rangers arpenter la forêt n’est pas une stratégie efficace. La forêt vulnérable est tout simplement trop vaste pour qu’on puisse la surveiller comme ça. Le principal obstacle à la lutte contre l’exploitation illégale des forêts et le braconnage est le manque de surveillance dans les zones les plus reculées et les plus inaccessibles de la forêt tropicale. En cas d’infraction, il est impossible d’alerter en temps utile et de prendre des mesures. »

Une première depuis l’époque des dinosaures

Selon l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature), chaque seconde, plus d’un hectare de forêt tropicale est détruit ou fortement dégradé. Selon les chiffres des Nations unies, 90% de l’abattage illégal d’arbres a lieu dans les forêts tropicales humides. La déforestation représente 17% des émissions de gaz à effet de serre et menace la biodiversité, qui n’a jamais été autant en danger depuis la disparition des dinosaures et d’innombrables autres spécimens, il y a quelque 66 millions d’années.

L’Indonésie possède l’une des plus grandes et plus anciennes forêts tropicales. Mais les écosystèmes de ces forêts sont menacés. Entre 2000 et 2012, l’exploitation illégale des forêts et les incendies de forêt allumés par les agriculteurs pour préparer le terrain ont fait perdre 54% de leur habitat aux gibbons de Sumatra et des îles environnantes.

Une triste réputation pèse également sur l’île de Bornéo, qui dépend pour une partie de l’Indonésie et pour l’autre partie de la Malaisie. Avec près de 300 km2 de terres déboisées, brûlées et/ou endommagées au cours du siècle dernier, l’île affiche un des taux de déforestation les plus élevés au monde.

Du réseau en pleine jungle

Utilisant son instinct d’inventeur, Topher White se demande donc comment résoudre ce problème. Dès le début, il est convaincu qu’il faut une approche simple et pratique, et pas des solutions compliquées de haute technologie. « À ma grande surprise, je me suis rendu compte que nous avions partout du réseau dans la jungle, la couverture était parfaite. Nous avions beau être au milieu de nulle part, nous pouvions quand même communiquer avec nos téléphones portables. Il n’y avait pas d’électricité, la route la plus proche était à des centaines de kilomètres, et pourtant la zone était couverte par un réseau, et nous pouvions appeler et être appelés. »

Vieille technologie à la sauce moderne

Une idée germe alors dans l’esprit de Topher White : récupérer de vieux téléphones portables et les utiliser pour mettre en place un système permettant de surveiller la forêt et de capter tous les sons qu’elle produit. « J’ai immédiatement écarté l’idée d’un système basé sur les images, car cela ne marcherait pas dans un environnement aussi dense que la forêt tropicale. »

Bien qu’il soit féru de technologie, Topher White affirme que son invention n’a rien de hightech. « Un des aspects les plus étonnants de ce projet est que nous utilisons une vieille technologie pour faire de la science et préserver la nature d’une manière ultramoderne. Nous prenons de vieux téléphones portables, ceux dont plus personne ne veut, et nous les installons dans la forêt tropicale. » Offrir des oreilles aux forêts tropicales, telle est la mission pionnière que Topher White s’est fixée.

Boîtiers étanches équipés de panneaux solaires

En 2014, Topher White fonde donc l’organisation non gouvernementale Rainforest Connection (souvent abrégée en RFCx), qui développe et lance des appareils contenant un logiciel appelé The Guardian. Ce logiciel utilise des processeurs provenant de téléphones portables reconditionnés récupérés des quatre coins du monde. Les appareils, équipés d’un microphone très sensible, sont placés dans un boîtier étanche doté de quatre antennes et de panneaux solaires afin de pouvoir fonctionner 24 heures sur 24.

Ces ‘oreilles électroniques’ sont placées dans la canopée de la forêt tropicale, dans les strates de végétation situées à plus de 30 mètres de haut, invisibles depuis le sol. Les appareils captent et enregistrent tous les sons dans un rayon de 3 kilomètres. Grâce à leur intelligence artificielle et à l’apprentissage automatique, ils peuvent faire la distinction entre les bruits d’animaux et les sons produits par les humains, par exemple des bruits de tronçonneuses, de camions, de travaux routiers, de moteurs… Quand un appareil détecte des sons qui ne proviennent pas d’animaux, il démarre une application qui envoie un signal d’alerte aux gardes forestiers se trouvant à proximité. Il leur signale à la fois l’emplacement et la nature des sons. Les rangers locaux jugent de l’opportunité d’intervenir ou non, mais en tout cas, ils sont alertés en temps réel.

Des résultats après deux jours

« Pour les premiers tests, nous sommes retournés en Indonésie, dans une autre réserve menacée par l’exploitation forestière illégale », explique Topher White. « Le deuxième jour seulement après l’installation des dispositifs, le premier signal est arrivé : des bûcherons utilisant des tronçonneuses. Nous sommes partis les arrêter. J’étais très nerveux. On les a pris en flagrant délit, ils étaient complètement surpris. Et pour autant que je sache, ils ne sont plus retournés à cet endroit. »

La nouvelle de la réussite des tests se répand rapidement. Du monde entier, des demandes sont adressées à Topher White pour installer des capteurs dans d’autres forêts. Avec l’aide de communautés locales, Topher White a ainsi testé sa technologie au Brésil, au Costa Rica, en Équateur, en Roumanie, en Afrique du Sud, au Belize, aux Philippines, sur l’île indonésienne de Sumatra et au Pérou. « Il est essentiel de collaborer avec les populations locales, car ce sont elles qui protègent ces zones. Ce sont également elles qui subiront le plus gros impact du changement climatique. Elles jouent un rôle essentiel dans la lutte contre la déforestation et le changement climatique. »

Six millions de voitures en moins

La technologie RFCx est actuellement appliquée dans neuf pays et sur cinq continents. L’invention de Topher White garantit déjà la protection de près de 3000 km2 de forêt tropicale, soit l’équivalent de 400 millions d’arbres ou l’économie de 30 millions de tonnes de CO2. La surface de terrain protégée équivaut à la suppression de six millions de voitures de la circulation. Topher White espère doubler cette surface dans les années à venir. Plus de soixante projets sont en cours de réalisation. L’Américain veut tripler son impact sur la préservation de l’environnement. « Notre ambition est que les organisations, les fondations et les donateurs utilisent notre outil pour mesurer leurs efforts en faveur de l’environnement. »

Nous entendons même les animaux silencieux

La vision de Rainforest Connection a évolué depuis, passant de la simple lutte contre l’exploitation forestière illégale et le braconnage, à l’étude et à la protection de tous les écosystèmes. RFCx veut devenir une plateforme bioacoustique qui enregistre et archive tous les sons des forêts tropicales. Topher White : « Chaque chant d’oiseau, chaque bourdonnement d’insecte, chaque bruissement de feuille, chaque goutte de pluie… nous pouvons capter tous les sons. Nous devrions même être capables de détecter la présence d’animaux qui ne produisent aucun son. Les jaguars, par exemple, sont généralement incroyablement silencieux, mais les oiseaux et autres animaux ne le sont pas en leur présence. »

Une bibliothèque numérique pour les scientifiques

La plateforme RFCx vise à exploiter les données partagées pour des analyses encore plus sophistiquées et des capacités d’apprentissage automatique. Topher White : « Nous créons une bibliothèque numérique qui permettra aux scientifiques d’accéder instantanément à un immense trésor de données acoustiques sans avoir à compiler les sons de toutes les forêts tropicales de la planète. Ils pourront ensuite étudier la santé des populations d’animaux sauvages dans une zone donnée et/ou améliorer les efforts de préservation des biotopes. »

Connecter le monde entier aux forêts tropicales

Rainforest Connection veut toucher non seulement les scientifiques mais, par extension, le monde entier. « Grâce à une application, n’importe qui peut écouter les forêts tropicales à tout moment. Notre objectif est de relier tout le monde, de manière personnelle et émotionnelle, à ce qui s’y passe. Les emmener physiquement dans les forêts tropicales n’est pas un modèle durable. Avec nos Guardians, nous pouvons connecter les gens au monde des forêts tropicales. Pour qu’ils prennent conscience que les forêts tropicales sont une source de vie que nous ne pouvons pas perdre. »