ИИ распознает рыбий «язык»: восемь видов идентифицированы по звукам
Биологи из Университета Виктории (UVic) обнаружили, что даже близкородственные виды рыб издают уникальные и характерные звуки, и установили, что по этим звукам можно различать виды. Это открывает возможность идентификации рыб только по звуку.
Используя пассивную акустику, исследователи идентифицировали уникальные звуки для восьми различных видов рыб у побережья острова Ванкувер в их естественной среде. Затем они разработали модель машинного обучения, которая может предсказать, какому виду принадлежит звук, с точностью до 88%.
Это может положительно повлиять на усилия по сохранению морской среды и позволит ученым отслеживать конкретные виды рыб с помощью акустики, — говорит Дарьен Ланкастер, кандидат наук по биологии, руководившая проектом.
Ранее было известно, что многие рыбы издают звуки в дикой природе, но не было известно, какие звуки принадлежат какому виду и можно ли их различить. Теперь, подобно тому, как мы используем птичьи песни для идентификации видов птиц в природе, мы можем слушать и звуки рыб, — пояснила Ланкастер.
Исследование, опубликованное в Journal of Fish Biology, является частью более масштабного проекта по изучению звуков рыб в лаборатории Хуанеса в UVic.
Рыбьи ворчания, щелчки и рычания
Хотя исследователи годами идентифицировали звуки рыб, эти записи обычно делались в лабораторных условиях, а не в дикой природе. Вопрос о том, издают ли разные виды уникальные звуки, ранее не проверялся.
Ланкастер идентифицировала уникальные звуки для восьми видов рыб, обычных для побережья Британской Колумбии:
- Черный морской окунь (Sebastes melanops)
- Морской окунь-иглохвост (Sebastes maliger)
- Медный морской окунь (Sebastes caurinus)
- Лингкод (Ophiodon elongatus)
- Канарский морской окунь (Sebastes pinniger)
- Красный морской окунь (Sebastes miniatus)
- Зеленушка (Hexagrammos decagrammus)
- Пайл-перч (Rhacochilus vacca)
Для канарского и красного морского окуня звуки были идентифицированы впервые — как в лаборатории, так и в дикой природе.
Некоторые рыбы, например иглохвостый окунь, издают быстрые ворчащие звуки, когда за ними гонятся другие рыбы — вероятно, это защитный механизм. В других случаях рыбы, такие как медный окунь, многократно издают щелкающие звуки, преследуя добычу по дну океана. Черный морской окунь издает долгий рычащий звук, похожий на лягушачье кваканье.
Роль пассивной акустики
Ланкастер использовала метод пассивной акустической съемки. Она собирала подводные аудио- и видеоданные с помощью массива для локализации звука, разработанного бывшим аспирантом UVic Ксавье Муи, а затем использовала характеристики звука для выявления различий в «позывных» видов.
Ее модель машинного обучения использовала набор из 47 различных звуковых характеристик (например, длительность и частота), чтобы обнаружить небольшие различия в звуках каждого вида. Модель использовала эти различия для группировки звуков по видам.
Возможность пассивной акустики идентифицировать конкретных рыб по звуку может стать важным новым инструментом для защитников природы и управляющих рыболовством, — говорит профессор биологии UVic Фрэнсис Хуанес.
Пассивная акустика может позволить оценить размер популяции, отслеживать активность и оценивать общее состояние здоровья популяции рыб минимально инвазивным для уязвимых морских животных способом.
Разработанные Ланкастер методы могут быть адаптированы учеными по всему миру для расшифровки «языка» других рыб.