Автоматический метод идентификации подводных звуков рыб
Исследователи из Университета штата Орегон и их коллеги разработали автоматизированный метод, способный точно идентифицировать звуки, издаваемые семейством рыб.
Метод использует данные, собранные подводными микрофонами (гидрофонами), и предлагает эффективный и недорогой способ отслеживания изменений в морской среде, вызванных изменением климата и антропогенным влиянием.
Результаты опубликованы в журнале Marine Ecology Progress Series.
Гидрофоны всё чаще размещаются в океанах. Они имеют преимущества перед другими методами мониторинга, так как работают ночью, в условиях плохой видимости и в течение длительного времени. Однако методы эффективного анализа данных с гидрофонов развиты слабо.
Новое исследование, начатое Джилл Мангер, когда она была студенткой, начинает менять эту ситуацию. Изучая подводную акустику, она получила жёсткий диск с 18 000 часов акустических данных, собранных за 39 месяцев в районе тропического рифа в Национальном парке Американского Самоа.
Мангер сосредоточилась на звуках рыб-клоунов (дамзелфиш), потому что они характерны: рыбы скрежещут зубами, создавая щелчки и чириканье, связанные с агрессивным поведением и защитой гнезда. Ручной анализ записей оказался непрактичным.
Идея автоматизировать анализ с помощью машинного обучения возникла после разговора с её братом, инженером Дэниелом Эррерой. В качестве обучающих данных использовались 400–500 звуков рыб-клоунов, которые Мангер идентифицировала вручную.
На основе этого относительно небольшого набора данных была построена модель машинного обучения, которая точно идентифицировала 94% звуков рыб-клоунов.
«Мы построили модель машинного обучения на относительно небольшом наборе обучающих данных, а затем применили её к огромному массиву данных. Последствия для мониторинга окружающей среды огромны», — сказала Мангер.
Учёные считают, что машинное обучение будет всё чаще использоваться для мониторинга многих видов рыб, поскольку этот метод требует относительно мало усилий. Долгосрочное наблюдение за звуками рыб может помочь понять, как они связаны с изменяющимися условиями океана.
«Например, количество звуков рыб-клоунов может быть индикатором здоровья кораллового рифа», — отметила Мангер.