Как искусственный интеллект помогает предотвратить незаконную торговлю дикими животными

Более трети всех видов птиц в мире изымаются для продажи на рынках дикой природы. Стоимость этой торговли оценивается в десятки миллиардов долларов в год. Высокий спрос на певчих птиц в Азии, например, подталкивает некоторые виды к грани исчезновения в дикой природе.

Популярные певчие птицы на азиатских рынках — белоглазки (Zosteropidae). Среди продаваемых видов есть находящиеся под угрозой исчезновения, торговля которыми запрещена CITES, например, яванская белоглазка (Zosterops flavus) и торианская белоглазка (Zosterops somadikartai). Их сложно отличить от других видов визуально, особенно если торговцы изменяют внешний вид птиц.

Инновационное решение с помощью ИИ

Поскольку птицы активно используют вокализацию, исследователи использовали записи их голосов с уникальными биоакустическими сигнатурами для создания инструмента ИИ. Модель способна идентифицировать виды белоглазок только по их вокализациям.

Методология

• Были использованы три крупные базы данных птичьих вокализаций (включая xeno-canto и библиотеку Маколея Корнелла) для 15 часто продаваемых, внешне похожих видов белоглазок.
• С помощью методов глубокого обучения была обучена нейронная сеть для распознавания специфических акустических паттернов каждого вида.
• Для повышения надежности системы использовались методы аугментации данных, включая добавление образцов фоновых окружающих звуков для симуляции реальных условий.
• Для классификации 15 видов и фонового шума использовалась предобученная модель Inception v3 на основе 448 записей. Записи преобразовывались в спектрограммы.

Результаты

Результаты, опубликованные в журнале Ibis, показали, что модели машинного обучения могут идентифицировать целевые виды по их вокализациям с точностью свыше 90%.

Потенциал и применение

Ключевое преимущество технологии — ее практическое применение. На ее основе можно разработать удобное мобильное приложение для:

• Сотрудников правоохранительных органов и таможни
• Экологов
• Гражданских ученых

Приложение позволит в реальном времени, за несколько секунд прослушивания, идентифицировать вид птицы на рынке, в зоомагазине или в поле. Хотя изначально система создана для белоглазок, она адаптируема для многих видов, использующих вокализацию.

Значение

Этот биоакустический подход предлагает доступный, неинвазивный, быстрый и высокоточный метод идентификации птиц, решающий проблему различения внешне похожих видов. Доступные облачные вычисления и бум в области ИИ открывают новые возможности для сохранения биоразнообразия. Оснащение специалистов и граждан такими инструментами может революционизировать защиту уязвимых популяций диких животных.