Як машинне навчання може допомогти нам захистити шимпанзе

Майбутнє збереження шимпанзе залежить від розумних стратегій, які, своєю чергою, вимагають детальних даних, які не завжди легко отримати. Еколог Адрієн Чітаят очолила важливі дослідження в національному парку Махале в Танзанії, ставши першим, хто систематично досліджував щільність популяції шимпанзе в усьому парку. 

Докторська дисертація Читаята, проведена в Університеті Амстердама, ймовірно, стане вирішальною основою для майбутнього збереження цього регіону, який є домом для найбільшої популяції шимпанзе в Танзанії.  Ця територія важлива не лише завдяки своєму біорізноманіттю, але й тим, що тут знаходиться найпівденніший ареал східних шимпанзе, підвиду, що перебуває під загрозою зникнення.

Оцінка щільності популяції шимпанзе 

Шимпанзе, як і бонобо, є найближчими живими родичами людини. Хоча екосистема Великого Махале величезна, охоплюючи майже 20 000 квадратних кілометрів, дослідження популяції шимпанзе по всьому парку були обмежені.

«Були оцінки, засновані на невеликих або локалізованих опитуваннях, але не було вичерпних базових даних. І без цих даних важко зрозуміти структуру популяції шимпанзе та розробити хороші стратегії збереження. Моя мета полягала в тому, щоб заповнити цю прогалину», — сказав Читаят.

Щоночі шимпанзе будують нові гнізда, рідко використовуючи їх повторно, що робить підрахунок гнізд надійним методом оцінки щільності популяції.  Читаят провів ці підрахунки по всьому парку, визначивши цифри щільності від 1,1 до 3,7 шимпанзе на квадратний кілометр, залежно від конкретних характеристик середовища проживання в кожній області.

Екосистемам загрожує зміна клімату

Гори Махале мають різноманітні ландшафти, від густих лісів до просторих саван. Читаят помітив, що шимпанзе займають усі ці середовища проживання, навіть відкриту рослинність, а не тримаються лише лісистих районів. Це відкриття має вирішальне значення, оскільки зміна клімату загрожує цим екосистемам. 

«Дивлячись на те, як шимпанзе використовують ландшафт і пересуваються в ньому, ми можемо зробити висновок, що не тільки густі ліси важливі для захисту тварин», — сказав Читаят.

Захист цього широкого діапазону середовищ існування, включаючи встановлення коридорів, може підтримувати довгострокове здоров’я та стійкість населення.

Моніторинг шимпанзе за допомогою акустичного детектування

Хоча традиційний підрахунок гнізд ефективний, він трудомісткий і дорогий. Визнаючи обмеження, Чітаят розробив новий підхід до моніторингу: акустичний детектор на основі глибокого навчання.  Ця технологія використовує пасивний акустичний моніторинг для вловлювання звуків навколишнього середовища, включаючи крики незвичайних шимпанзе, які важко спостерігати зблизька. 

«Пасивний акустичний моніторинг — це революційна техніка, яка автоматично записує всі звуки поблизу акустичного пристрою, включаючи звуки шимпанзе. За допомогою нього можна дізнатися, де знаходяться шимпанзе, як часто, в який час і скільки особин», — сказав Читаят.

«Проблема в тому, що у вас є години, дні, навіть тижні звукових записів, які надто трудомісткі, щоб прослуховувати їх вручну».

На щастя, її алгоритм глибокого навчання здатний автоматизувати ідентифікацію звуків шимпанзе, заощаджуючи час і ресурси.

Розуміння спілкування шимпанзе

Створення акустичного детектора представляло унікальні виклики. Шимпанзе спілкуються за допомогою складного діапазону звуків, від гучного, далекого «гукання» до більш тихого бурчання. 

Читаят зосередила свій детектор на вигуках, які є життєво важливими для згуртованості групи та індивідуальної ідентифікації, але їх важко інтерпретувати через їх мінливість.  Розробка детектора для розпізнавання цих дзвінків вимагала обширних навчальних даних і складного алгоритму, що стало значним досягненням у біоакустичній технології.

Майбутнє збереження шимпанзе

Робота Читаята відкриває важливі двері для майбутніх інновацій. Вона передбачає удосконалення акустичного детектора, щоб розрізняти окремих шимпанзе, пропонуючи розуміння групової демографії, соціальної динаміки, а також розподілу за віком і статтю. 

Такі дані були б безцінні для формування цільових стратегій збереження, спрямованих на конкретні потреби населення. «Чим більше ми дізнаємося, тим краще зможемо захистити шимпанзе», — сказав Читаят.

Ця технологія може покращити наше розуміння не лише розміру населення, але й соціальної структури та здоров’я груп з часом.

Підвищення стійкості за допомогою стратегій на основі даних

У своєму дослідженні Чітаят прагне інтегрувати екологічні дані в плани збереження шимпанзе в екосистемі Великого Махале.  Відстежуючи щільність популяції, моделі пересування та використання середовища існування, природоохоронці можуть розробити втручання, які відповідають потребам цього вразливого виду. 

В епоху зміни клімату такі вичерпні дані дозволяють вживати проактивних заходів, від захисту основних середовищ існування до створення коридорів, які дозволяють шимпанзе адаптуватися до мінливого середовища.

Більш повне розуміння популяції шимпанзе 

Внески Chitayat підкреслюють силу поєднання польової екології з передовими технологіями. Використовуючи підрахунок гнізд, акустичний моніторинг і глибоке навчання, її робота приносить повніше розуміння популяції шимпанзе та пропонує модель для інноваційних стратегій збереження.  Оскільки зміна клімату змінює форму екосистем, такі інструменти, як детектор Чітаята, будуть необхідними для адаптації та реагування на виклики, з якими стикаються популяції шимпанзе.