Développement du piège lumineux automatisé Mothbox – Blog des méthodes
Article de blog fourni par Hubert A. Szczygieł
Origines
En 2022, j’étais au Panama pour travailler sur la surveillance de la biodiversité à l’échelle du paysage. Le système que je testais comprenait de nombreuses approches standard : par exemple des caméras de surveillance pour les mammifères, des points d’écoute et une surveillance acoustique passive pour les oiseaux, ainsi que des transects Gentry pour les arbres. Cependant, j’ai réalisé qu’aucune des méthodologies standards de surveillance des insectes ne fonctionnait pour des enquêtes systématiques à grande échelle. Je n’avais pas le temps de traiter des collections massives d’insectes, et le métabarcoding ADN aurait coûté autant que tous mes autres protocoles combinés. À l’époque, je me lançais dans l’observation récréative des papillons de nuit et j’ai fait des recherches sur les moyens de surveiller systématiquement les insectes nocturnes. Dans ce processus, j’ai trouvé un papier par le groupe de Toke Hoye à Aarhus, et j’ai pensé : « Parfait ! Voici ma solution, je vais juste fabriquer quelques-uns des pièges lumineux automatisés décrits ici et je suis prêt à partir sur le front des insectes.
J’ai rapidement réalisé que le document décrivait une preuve de concept, et non un dispositif robuste que je pourrais facilement mettre en place et auquel je pourrais faire confiance pour survivre dans les jungles du Panama. J’avais besoin d’Andy pour celui-ci. Andy Quitmeyer, hacker et « naturaliste numérique », a créé les laboratoires de naturalisme numérique (Dinalab) à Gamboa, au Panama, une petite ville entourée de forêt tropicale et peuplée d’écologistes comme moi travaillant au Smithsonian Tropical Research Institute. Dinalab est un atelier et un studio de prototypage technologique, créé pour aider les écologistes de terrain tropicaux à développer les outils dont ils ont besoin pour leur travail. Je suis venu voir Andy avec des appareils électroniques que j’avais commandés en ligne, une boîte Tupperware et une batterie de scooter provenant de la quincaillerie, et avec l’objectif de créer une version jungle du piège lumineux automatisé à partir du papier que j’ai trouvé. Ce que nous avons mis en place était rudimentaire, mais il attirait les insectes et prenait des photos – Mothbox était né.
Notre percée
Nous avons trouvé de petites subventions pour itérer sur la conception et maintenir le projet en vie. Mothbox 2.0 était une conception déployable par drone que nous avons réalisée pour le concours Rainforest XPRIZE. Nous avons testé Mothbox 3.0 dans la péninsule d’Azuero, en partenariat avec Pro Eco Azuero, une ONG panaméenne de reforestation. Chaque itération a résolu de nouveaux problèmes rencontrés sur le terrain ou exploré de nouvelles façons de faciliter la tâche des utilisateurs. Notre grande percée a eu lieu lorsque nous avons remporté les WILDLABS Awards 2024, ce qui nous a permis de concevoir Mothbox 4.0 – un appareil vraiment robuste doté d’une documentation complète sur la construction, l’utilisation et la réparation, que d’autres groupes commençaient maintenant à construire. Nous produisions des milliers de photos, mais n’avions aucun moyen de les traiter. Kit Quitmeyer, partenaire d’Andy et co-fondateur de Dinalab, a donc examiné 4 500 photos Mothbox, recadrant les insectes pour créer l’ensemble de données qui sous-tend notre modèle de détection, tandis qu’Andy a construit la première version de « Mothbot », notre plateforme de traitement de données pour détecter et identifier les photos.
Nous sommes entièrement open source et bien documentés depuis le début, alors les gens ont commencé à nous contacter pour nous dire à quel point ils étaient enthousiasmés par le projet et nous demander comment ils pouvaient nous aider. Moritz Buttlar de LabLab a conçu des lumières LED peu coûteuses et open source pour attirer les insectes, qui deviendraient des « Mothbeams ». Nous avons ensuite été invités à Beetlepalooza dans l’Ohio où le groupe qui crée bioCLIP nous a aidés à intégrer leurs modèles d’identification à notre flux de travail. Bri Johns a rejoint notre équipe en tant que chercheur Fulbright étudiant Mothbox en tant qu’étude de cas sur le matériel scientifique ouvert. Andy a continué à développer du matériel, des micrologiciels et des logiciels de traitement de données, de sorte que Mothbox 4.5 (ce que nous appelons maintenant « Mothbox DIY ») est devenu un équipement scientifique prêt à l’emploi que nous avons déployé à travers le Panama.
Expédition Cerro Hoya
Le couronnement de notre prix WILDLABS 2024 a été une (expédition dans le parc national Cerro Hoya), au cours de laquelle nous avons déployé 19 Mothbox le long d’un gradient d’élévation éloigné. Nous avons gravi une montagne, du niveau de la mer jusqu’à une forêt nuageuse de plus de 1 500 m, en déployant des Mothbox qui étaient toutes programmées pour collecter des données simultanément. Nous avons passé trois nuits à camper dans les montagnes avant de récupérer les Mothbox et de redescendre. Nous avons pu voir des insectes étonnants, notamment un coléoptère arlequin et une chenille géante que nous avons élevés pour en faire un papillon de nuit blanc, résolvant ainsi un mystère vieux de 300 ans sur l’apparence des larves du papillon ayant la plus grande envergure du monde. Plus important encore, aucun autre outil n’aurait été capable de collecter le riche ensemble de données que nous avons collecté lors de cette expédition, associant la dynamique des populations et les modèles d’activité sur tout le gradient d’altitude. (Un papier)[https://academic.oup.com/icb/advance-article/doi/10.1093/icb/icag072/8700641] documenter les résultats de l’expédition a récemment été accepté à Biologie intégrative et comparée.
Déploiement de Mothbox lors de l’expédition Cerro Hoya, janvier 2025
Une Mothbox produite en série
La demande pour Mothbox augmentait ! En 2025, nous recevions de plus en plus de demandes. Bien que le modèle DIY puisse être construit par n’importe qui, de nombreuses personnes préfèrent acheter une version préfabriquée plutôt que de bricoler une construction DIY. Nous avons remporté les WILDLABS Awards 2025 avec la promesse de développer une version productible en masse du Mothbox. Nous n’avions aucune expérience préalable en conception de fabrication, mais la communauté open source nous est venue en aide : Joel Murphy lors de l’Open Source Hardware Summit et Paul Hamilton lors de la Digital Naturalism Conference nous ont aidés à combiner la plupart des composants électroniques en une seule carte pouvant être commandée en ligne. Combiné avec un boîtier imprimable en 3D, un Mothbox peut être assemblé en quelques heures seulement. Nous prévoyons que plus de 200 Mothbox seront opérationnelles cet été dans le monde. Tout est toujours entièrement open source, nous travaillons donc avec un réseau de distributeurs de matériel ouvert pour honorer les commandes.
Nous disposions désormais d’un appareil évolutif et testé sur le terrain, associé à des modèles de traitement d’images IA qui identifiaient nos insectes. Cependant, au fur et à mesure que nous traitions de plus en plus de données, nous nous sommes rendu compte que les modèles d’identification fonctionnaient très mal, notamment au Panama où la diversité des insectes est très élevée et les données de référence relativement rares. Pour le moment, nous ne faisons confiance au modèle que pour identifier les insectes au niveau de la commande, et même cela nécessite une validation pour obtenir des résultats vraiment précis. Nous avions besoin d’un bon système pour valider rapidement des milliers de détections d’insectes et affiner les identifications. Bernat Fortet de Restoration Scope a rejoint l’équipe et a créé Mothbot Classify, une interface utilisateur destinée à faire exactement cela.
En avant toute !
Nous vivons une époque passionnante pour le monde de la surveillance automatisée des insectes, et Mothbox jouera un rôle central à mesure que ce domaine naissant se développe. Personnellement, j’ai vraiment hâte d’intégrer les Mothbox dans mon travail de surveillance de la biodiversité à grande échelle, mais c’est formidable de voir d’autres groupes déclarer utiliser les Mothbox à diverses fins : étudier le comportement des insectes, mesurer les insectes aux côtés des chauves-souris prédatrices, créer des stations Mothbox pour une surveillance à long terme, et bien plus encore. En 2022, nous avions une boîte Tupperware pleine de fils, et cet été, il y aura plus de 200 Mothbox légères et robustes déployées par plus d’une douzaine de groupes de recherche à travers le monde. Je suis convaincu que dans quelques années, les Mothbox offriront à la surveillance des insectes le niveau de facilité et d’évolutivité que les caméras numériques de suivi des traces ont apporté à la recherche sur les mammifères et que les capteurs acoustiques passifs ont apporté à la surveillance des oiseaux.
Lectures complémentaires :
Article MEE : https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210x.70327
Site Internet de Mothbox : https://mothbox.org