Инновационные исследования, посвященные времени и последовательности криков птиц, могут дать новое представление о социальном взаимодействии, которое происходит между птицами. Это также поможет научить машины различать искусственные и естественные звуки и понимать окружающий мир.
Работу возглавляет доктор Дэн Стоуэлл, научный сотрудник в области машинного прослушивания в Лондонском университете королевы Марии (QMUL). Он поддерживается стипендией для начинающих от Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC). Аудио-слайд-шоу «Расшифровка хора рассвета» по этому исследованию доступно на YouTube с примерами записи птиц:
В августе 2015 года технология доктора Стоуэлла была представлена публике в приложении для смартфонов под названием Warblr. Пользователи записывают звук птицы на свое мобильное устройство, а приложение анализирует звук, сопоставляет его с образцами криков птиц в своем наборе данных и предоставляет список возможных видов, которым запись соответствует.
Доктор Стоуэлл сейчас продолжает эту работу, чтобы вывести компьютерный анализ звуков, издаваемых птицами, на новый уровень, чтобы узнать больше о том, какие сообщения передаются и кто доминирует в происходящих разговорах.
"Традиционно вы бы точно измеряли такие вещи, как продолжительность этого звука, на какой частоте он звучит?" говорит доктор Стоуэлл. «Чтобы выйти за рамки этого, мы используем современные методы машинного обучения, когда вам не обязательно знать, как компьютер принял решение о конкретном звуке, но, обучая его, что означает показ множества предыдущих примеров, мы можем поощрять компьютер. алгоритм для обобщения из тех."
В лабораторном вольере университета самки зебровых зябликов предоставляют доктору Стоуэллу множество звуковых примеров для его работы.
Мы сопоставили синхронизацию криков с акустическим анализом содержания крика, например, является ли он коротким или длинным. Мы изучаем такие факторы, как вероятность того, что крики одной птицы увеличиваются или уменьшается после крика другой птицы или происходит более тонкое взаимодействие? Выяснение того, насколько сильно каждая птица влияет на другую, помогает нам построить картину коммуникационной сети, которая происходит в этой группе птиц».
В долгосрочной перспективе работа доктора Стоуэлла может быть использована в самых разных областях, от расшифровки хора рассвета до того, как изменение климата влияет на модели миграции птиц. Его можно использовать для определения того, что происходит в исторических записях пения птиц, хранящихся в таких местах, как Британская библиотека. Это также улучшит наше понимание того, как другие группы животных социально организованы, и как развивался человеческий язык.
«Кроме того, у нас на самом деле есть довольно много приложений, в которых машинам нужно будет понимать окружающий мир с помощью звука, а также с помощью зрения», - говорит доктор Стоуэлл. «Будь то беспилотные автомобили, мобильные телефоны или мониторинг видеонаблюдения, эта работа может дать более широкое понимание и анализ обычной звуковой среды».
Великая британская общественность также играет важную роль в исследованиях доктора Стоуэлла. С момента запуска приложение Warblr собрало более 25 000 записей со всей Великобритании. Но есть элемент непредсказуемости, поскольку четверть этих записей не настоящие птицы, а люди, имитирующие пение птиц, которое они слышали. Эти человеческие имитации птиц используются для того, чтобы научить компьютеры не только различать настоящие песни птиц от имитации, но и отличать их от других типов звуков, от звонка телефона до плача ребенка.
«Этот аспект Big Data/Citizen Science внесет свой вклад в работу по машинному обучению, чтобы помочь компьютеру проанализировать, издает ли тот или иной звук птица», - добавляет доктор Стоуэлл. «Сейчас есть люди, создающие проекты, в которых у них есть автоматические микрофонные системы в лесу, которые записывают и пытаются определить, какие птицы где встречаются. Чтобы иметь возможность делать это каким-либо масштабируемым способом, нам понадобится алгоритмы, которые могут сказать «да, это птица» или «нет, это просто дерево, скрипящее на ветру».