Как искусственный интеллект помогает отследить неуловимую птицу, «Загадку Тихого океана»

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Флора и фауна

Обитающий на тихоокеанском побережье США длинноклювый пыжик (Brachyramphus marmoratus) долгое время оставался одной из самых таинственных птиц Северной Америки. Исследователи из США и Канады часто называли его «Загадкой Тихого океана» («The Enigma of the Pacific»).

Длинноклювый пыжик. Изображение отредактировано
Автор: Oregon State University, CC BY-SA 2.0 Источник: flic.kr

Ученые знакомы с этой морской птицей с 1789 года, однако место гнездования пыжика оставалось неизвестным на протяжении столетий. Лишь в 1974 году по счастливой случайности сотрудник одной энергокомпании высоко на дереве в старом лесу обнаружил гнездо пыжика. К счастью, применение искусственного интеллекта теперь значительно упрощает изучение данной «загадки».

Почему так сложно изучать длинноклювого пыжика

Эта птица представляет собой настоящий вызов для исследователей. На море она мгновенно ныряет при малейшей опасности, а на суше гнездится высоко в кронах старых деревьев, покрытых мхом. Пыжики способны развивать скорость до 98 миль в час (около 158 км/ч) при перелетах между гнездами и т.н. кормовой территорией в океане.

Одно из первых изображений длинноклювого пыжика, 1838 год
Автор: Free Public Domain Illustrations by rawpixel Источник: flic.kr

Традиционные методы изучения этих птиц были крайне трудоемкими и дорогостоящими. Ученым приходилось выходить в море на судах и использовать гидрокостюмы, чтобы поймать нескольких пернатых. На них устанавливались геолокаторы, что впоследствии позволяло биологам определить места их гнездования. Кроме больших расходов, этот метод исследования подвергался критике как избыточно инвазивный — подобный контакт с человеком мог повлиять на дальнейшее поведение птиц.

Автор: PEHart / Flickr, CC BY-SA 2.0 Источник: flic.kr

Здесь у читателя может возникнуть вопрос о необходимости изучения длинноклювого пыжика. Пристальное внимание к этим пернатым вызвано тем, что Brachyramphus marmoratus относится к исчезающим видам. По оценкам ученых, популяция пыжика в штатах Калифорния, Орегон и Вашингтон за период наблюдений сократилась на ~ 90%, и она продолжает сокращаться. Причины этого до сих пор не ясны. Исследователи пытаются выяснить, связано ли снижение численности с вырубкой лесов вблизи тихоокеанского побережья, или всему виной какие-то другие факторы.

Как ИИ изменил ситуацию

Революционный прорыв в изучении длинноклювого пыжика произошел благодаря объединению современных технологий: пассивного акустического мониторинга и искусственного интеллекта. Исследователи из Университета штата Орегон и Лесной службы США развернули масштабную сеть высококачественных микрофонов в лесах Орегона и Вашингтона.

Только за 2023 год для изучения и отслеживания 80 видов было собрано более двух миллионов часов звукозаписей на площади свыше 1 млн км². Очевидно, что прослушать такой объем данных вручную невозможно — два сотрудника, работающие полный рабочий день, потратили бы около двух лет на анализ всего 150 000 часов записей.

Отслеживание популяции пыжика на карте, составленной с помощью ИИ. Авторы исследования: Adam Duarte, Matthew J. Weldy, Damon B. Lesmeister, Zachary J. Ruff, Julianna M.A. Jenkins, Jonathon J. Valente, Matthew G. Betts
Автор: CC BY 4.0 Источник: www.sciencedirect.com

Решением стало использование сверточных нейронных сетей — особого типа машинного обучения. Звуковые записи преобразуются в спектрограммы, где каждый вид птиц оставляет свой уникальный «звуковой отпечаток». Алгоритм обучили распознавать характерное щебетание пыжика среди множества других лесных звуков. В итоге получился способ исследования с целым рядом преимуществ:

  • Масштабируемость — система потенциально может одновременно отслеживать более 100 различных видов птиц;
  • Точность — по данным исследователей, ИИ обнаруживает на аудиозаписях на 20-60% больше видов птиц, чем один обученный человек в роли слушателя;
  • Неинвазивность — птицы не подвергаются стрессу от прямого контакта с людьми;
  • Экономичность — после первоначальных затрат на оборудование метод требует минимальных ресурсов. Раз в несколько недель исследователям необходимо менять аккумуляторы и карточки памяти в автономных микрофонах, распределённых по участкам леса.

Практическое применение

Птенец длинноклювого пыжика
Автор: Peter Halasz, CC BY-SA 2.5 Источник: commons.wikimedia.org

Новая технология может пригодиться не только ученым, но и лесной промышленности. Зная места гнездования этих охраняемых птиц, можно лучше планировать лесозаготовительные работы, соблюдая баланс между экономическими интересами и сохранением редких видов.

Технология продолжает развиваться. В данный момент в рамках стартапа Instinct разрабатываются решения для распознавания целевых видов пернатых в режиме реального времени. Это позволит оперативно реагировать на присутствие редких видов — например, временно приостанавливать вырубку леса или отпугивать хищников с ключевых территорий.

Таким образом, искусственный интеллект открывает новую эру в изучении и охране диких животных, позволяя собирать данные в беспрецедентных масштабах и с минимальным вмешательством в их естественную среду обитания.

Изображение в превью:
Автор: Oregon State University, CC BY-SA 2.0
Источник: flic.kr

1 комментарий

102636180032954371249@google
Мы создаем ИИ, чтобы он восстал против человеков, а не для спасения птичек))

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему почти все поезда в СССР были зелёными, а сейчас нет? История, скрытая за краской

Поезда и электрички Советского Союза с характерным зелёным цветом давно стали символом, ассоциирующимся с прошлой эпохой. Сегодня, когда железнодорожный транспорт в России украшен другими цветами,...

Почему человек не одомашнил мамонтов в древности и слонов в современности

Одомашнивание животных — это процесс, который занимает тысячелетия и требует соблюдения множества условий. В то время как многие современные виды животных были одомашнены человеком для...

Что нужно сделать на iPhone до его пропажи

Обычно мы (пользователи) склонны ограничиваться минимумом действий, которые требуют от нас производители. Лишь немногие задумываются о профилактических мерах, хотя они могут сэкономить деньги,...

Как CO₂ поможет колонизировать Марс? Новая роль термогенераторов

Заселение Марса — мечта, которая все ближе к реальности. Но освоение Красной планеты сопряжено с огромным количеством вызовов, один из которых — обеспечение колонистов...

Для чего на старых автомобилях использовался звонок на колесах

В начале XX века автомобильная промышленность находилась на этапе активного развития. Автомобили становились все более популярными, но их эксплуатация сопровождалась множеством трудностей,...

Обзор компьютерного кресла ZONE 51 Freelancer P3

После того как появилась студия, из-за нехватки бюджета и ремонта сидели там на табуретках — безусловно, вещь легендарная и основную функцию выполняет на все 100%, но все же хочется...