ИИ помогает записывать данные о видах для мониторинга биоразнообразия во времени

Исследователи из Чикагского университета, Национальной лаборатории Аргонн и Университета Висконсин-Мэдисон используют искусственный интеллект для мониторинга биоразнообразия с помощью автономных записывающих устройств в природных зонах.

Цель проекта — охарактеризовать естественные звуковые ландшафты с помощью ИИ и использовать эти данные как базис для измерения реакции экосистем на изменение климата и другие антропогенные изменения.

Преимущества биоакустики:

• Позволяет изучать биоразнообразие в очень крупных масштабах.
• Несколько микрофонов в лесу дают информацию о множестве организмов без необходимости их визуального обнаружения в полевых условиях.

Технологический прорыв:

• Используется edge computing — архитектура, позволяющая обрабатывать данные мгновенно, по мере их записи.
• Устройства могут фильтровать абиотические звуки (гром, ветер) и сохранять только целевые (пение птиц, стрекот насекомых).
• Это сокращает время на последующий анализ данных и экономит огромный объем памяти.

Ключевой показатель: "Индекс насыщения"

• Это мера того, насколько акустическое пространство заполнено.
• В здоровой экосистеме большинство акустических "ниш" (частот) занято разными видами.
• Исчезновение видов приводит к появлению "пробелов" или "тишины" на определенных частотах, что можно измерить.

Текущий этап:

• Ученые тестируют системы записи и алгоритмы обработки данных.
• Записывающие устройства планируют разместить в зоопарках, где известен полный список видов, чтобы проверить способность модели распознавать соответствующие звуки.

Будущие возможности:

• Размещение записывающих устройств в средах разной степени сохранности — от почти нетронутых до сильно нарушенных человеческой деятельностью.
• Изучение как масштабных нарушений (вырубка лесов), так и более тонких изменений (например, изменение вокализации птиц из-за снижения фонового шума во время локдаунов COVID-19).

Проект частично финансируется Joint Task Force Initiative Чикагского университета. Ученые подчеркивают, что для решения задачи количественной оценки биоразнообразия необходимо сочетание экспертизы из разных областей: социальных наук, инженерии, компьютерных наук и экологии дикой природы.