Новый инструмент на основе искусственного интеллекта помогает выявлять звуки птиц и амфибий на аудиозаписях
Новый инструмент на основе искусственного интеллекта (ИИ) под названием HawkEars может улучшить методы мониторинга и изучения дикой природы Канады. Этот программный пакет анализирует аудиозаписи, чтобы идентифицировать виды птиц и амфибий.
Как работает HawkEars
«HawkEars — это программный пакет, который анализирует аудиозаписи для идентификации видов птиц и амфибий. Он обучен на видах, обитающих в Канаде», — говорит Ян Хуус, разработчик программного обеспечения на пенсии и страстный любитель птиц, создавший этот инструмент.
После того как Хуус поделился своими исследованиями, он связался с экологом Эллин Найт, адъюнкт-профессором кафедры биологических наук, и с тех пор они сотрудничают при поддержке Института мониторинга биоразнообразия Альберты.
«Эти акустические сигналы содержат много информации, потому что это, по сути, валюта, в которой общаются птицы», — говорит Найт, содиректор Центра моделирования бореальных птиц с помощью Pathways Biodiversity.
Изменение парадигмы в изучении дикой природы
Изучение популяций животных долгое время было трудоёмким процессом. Исследователям приходилось отправляться в дикую природу, чтобы делать фотографии и видеозаписи, а также записывать звуки животных. Но, как объясняет Найт, «в области экологии происходит смена парадигмы: от подходов, основанных на участии человека, к методам дистанционного зондирования».
Одним из таких подходов, известным как пассивный акустический мониторинг, становится стандартным методом изучения животных, которые общаются с помощью звука. С помощью этого подхода исследователи могут устанавливать дистанционно управляемые записывающие устройства, позволяющие им собирать аудиозаписи в течение определённого сезона или даже в течение целого года.
Однако есть одна проблема: этот метод фиксирует огромные объёмы информации — «намного больше, чем мы когда-либо имели дело в прошлом», — говорит Найт, — которую затем необходимо каким-то образом обработать и отсортировать.
Преимущества HawkEars
Ранее исследователи делали это, прослушивая аудиозаписи и глядя на звук, представленный на экране компьютера, опираясь на свой опыт, чтобы аннотировать данные и классифицировать их. «На самом деле эффективно делать это только примерно с 1% того, что мы собираем», — говорит Найт. «Классификаторы ИИ, подобные тому, который создал Ян, открывают двери для того, что мы можем сделать с данными, и позволяют нам использовать огромный объём информации».
Существуют и другие глобальные классификаторы, такие как BirdNet и Perch, но они обучены на тысячах видов со всего мира. HawkEars фокусируется на меньшем наборе региональных видов, поэтому он более точен. Статья, представляющая инструмент, опубликована в журнале Ecological Informatics.
Применение HawkEars
Некоторые приложения для HawkEars включают мониторинг видов, находящихся под угрозой исчезновения, а также тестирование изменений в сроках появления и прибытия видов птиц в определённых регионах, которые могут служить признаками изменения климата или качества среды обитания, — говорит Найт. Хуус отмечает, что его можно также использовать для анализа воздействия человеческих звуков на птичью среду, например, для измерения эффекта нахождения слишком близко к шоссе или промышленному объекту.
Хуус в настоящее время совершенствует инструмент для более широкого использования, отделяя канадский классификатор птиц от набора инструментов кода, позволяя другим «взять программное обеспечение HawkEars, взять свои данные и обучить собственный классификатор». Лаборатория в Питтсбурге уже обучила классификатор, используя записи центральноамериканских лягушек и код HawkEars.
«Мы воодушевлены тем, что может предоставить HawkEars с точки зрения сохранения канадских ландшафтов, а также облегчить исследования и мониторинг», — говорит Найт.
Предоставлено:
Университет Альберты