Классификация лягушачьих криков для борьбы с изменением климата
Звуки земноводных изменяются из-за повышения температуры окружающей среды, что не только влияет на репродуктивное поведение, но и служит индикатором глобального потепления. Исследователи из Университета Севильи использовали искусственный интеллект для создания автоматического классификатора тысяч звуков лягушек и жаб, записываемых в естественной среде.
Влияние температуры на коммуникацию
Одно из последствий изменения климата — воздействие на физиологические функции животных, таких как лягушки и жабы. Их брачные призывы, играющие ключевую роль в половом отборе и размножении, также страдают от повышения температуры.
При превышении определённого порога физиологические процессы, связанные с производством звука, ограничиваются, а некоторые призывы даже подавляются. Изменяются начало, длительность и интенсивность призывов самца к самке, что влияет на репродуктивную активность.
Звук как индикатор потепления
Анализ и классификация звуков, производимых определёнными видами земноводных, оказались мощным индикатором температурных колебаний и, следовательно, существования и эволюции глобального потепления.
Для записи звуков в районах, достигающих нескольких сотен квадратных километров, размещаются сети беспроводных аудиодатчиков. Проблема в том, что в шумной среде (например, в джунглях) собирается огромный объём биоакустической информации, что затрудняет идентификацию видов и их криков.
Решение с помощью искусственного интеллекта
Инженеры из Университета Севильи использовали искусственный интеллект. «Мы сегментировали звук на временные окна или аудиокадры и классифицировали их с помощью деревьев решений — метода автоматического обучения, используемого в вычислениях», — объясняет соавтор работы Амалия Луке Сендра.
Классификация основана на параметрах и аудиодескрипторах стандарта MPEG-7 — стандартного способа представления аудиовизуальной информации. Детали опубликованы в журнале Expert Systems with Applications.
Тестирование на реальных записях
Метод был протестирован на реальных звуках земноводных, записанных в природе и предоставленных Национальным музеем естественных наук. Использовались записи:
- Жабы-повитухи (Epidalea calamita): 369 брачных призывов самца и 63 отпускающих призыва самки.
- Обыкновенной жабы-повитухи (Alytes obstetricans): 419 брачных призывов и 17 криков бедствия.
«В этом случае мы получили уровень успеха классификации звуков, близкий к 90%», — говорит Луке Сендра.
Перспективы метода
Помимо типов криков, количество особей определённых видов земноводных, слышимых в географическом регионе с течением времени, также можно использовать как индикатор изменения климата.
«Повышение температуры влияет на паттерны призывов, — говорит исследовательница, — но поскольку они в большинстве случаев носят характер полового призыва, это также влияет на количество особей. С помощью нашего метода мы пока не можем напрямую определить точное количество особей в районе, но можно получить первое приближение».