Підхід глибокого навчання, розроблений для створення реалістичних пташиних пісень для біологів та екологів

Розвиток глибокого навчання справив глибокий вплив на різні сфери, і одним з інтригуючих застосувань є його роль у моніторингу рідкісних птахів за їхніми піснями. Хоча програмне забезпечення для ідентифікації зробило розрізнення звичайних видів птахів більш доступним, воно стикається з проблемами, коли йдеться про незнайомі або недостатньо представлені види. Щоб вирішити цю проблему, дослідники з канадського Університету Монктону розробили ECOGEN — інструмент, який генерує реалістичні звуки птахів, щоб доповнити зразки рідкісних або недостатньо представлених видів. Це допомагає в навчанні інструментів аудіоідентифікації, що використовуються в екологічному моніторингу.

Створення реалістичних аудіо-зразків пов’язане з певними труднощами, зокрема, з необхідністю мати значну кількість зразків для синтезу. ECOGEN вирішує цю проблему, створюючи нові зразки звуків птахів, розширюючи звукові бібліотеки для видів з обмеженою кількістю записів без необхідності проведення додаткових польових робіт або заподіяння шкоди тваринам. Інструмент використовує представлення форми хвилі, зберігаючи цілісність інформації без втрат, для створення високоякісних аудіо-зразків.

В експериментах додавання синтетичних зразків пташиних пісень, згенерованих ECOGEN, покращило точність класифікації пташиних пісень в середньому на 12% в ідентифікаторі пташиних пісень. Дослідники на чолі з доктором Ніколя Лекомтом підкреслили нагальну потребу в автоматизованих інструментах, таких як акустичний моніторинг, для відстеження змін біорізноманіття, спричинених глобальними коливаннями популяцій тварин. Однак багатьом моделям штучного інтелекту бракує вичерпних довідкових бібліотек для ідентифікації видів в акустичному моніторингу.

Дослідники підкреслили, що синтетичні пташині пісні можуть сприяти збереженню зникаючих видів птахів і надавати цінну інформацію про їхні голоси, поведінку та вподобання щодо середовища проживання. Доктор Лекомт зазначив, що хоча ECOGEN був розроблений для птахів, він потенційно може бути застосований і до інших тварин, таких як ссавці, риби, комахи та амфібії.

ECOGEN працює шляхом перетворення записів пташиних пісень у спектрограми — візуальні зображення звуків. Потім на основі цих спектрограм він створює нові зображення зі штучним інтелектом, поповнюючи набори даних про рідкісні види. Ці згенеровані спектрограми конвертуються назад в аудіоформат для навчання моделей звукової ідентифікації птахів. У своєму дослідженні дослідники використовували набір даних з 23 784 записів диких птахів 264 різних видів з усього світу.