Штучний інтелект в 25 разів прискорив аналіз звуків океану

12 март, 17:58

Новаторська нейронна мережа, розроблена дослідниками з Вудс-Хольського океанографічного інституту, обробляє звуки океану в режимі реального часу та визначає активність риб у 25 разів швидше за людину, що відкриває нові можливості для збереження морських екосистем.

Коралові рифи є ключовими для біорізноманіття океану. Вони займають менше 1% площі океану. Вони забезпечують середовище для 25% усіх морських видів. Різноманітність рифів створює складнощі для дослідників.

Традиційний моніторинг вимагає багато часу та зусиль. Вчені використовували підводні реєстратори для запису звуків. Аналіз таких даних потребував ручного опрацювання тривалих записів. Ідентифікація риб’ячих звуків вимагала годин прослуховування матеріалів науковцями.

Проблеми традиційного моніторингу

Існуючі методи дослідження мають серйозні обмеження. Пасивний акустичний моніторинг генерує великі обсяги даних. Аналіз цієї інформації вручну надзвичайно повільний. Інструменти обробки сигналів не можуть розпізнавати конкретні звуки риб.

«Для людей, які цим займаються, це жахлива робота, якщо чесно», – зазначає автор дослідження Сет МакКаммон. За його словами, такий аналіз неймовірно виснажливий. Обробка записів потребує багато часу та зосередженості. Дослідники проводили години, прослуховуючи звуки океану.

Повільність традиційного аналізу критично обмежує його корисність. Світові коралові рифи перебувають під загрозою через зміну клімату. «Щоб проаналізувати дані до такого рівня, людині потрібні роки», – підкреслює МакКаммон. Такі терміни аналізу унеможливлюють швидке реагування на зміни екосистем.

Інноваційне рішення на основі штучного інтелекту

Дослідники розробили альтернативний підхід на основі нейронних мереж. Їхній алгоритм здатний аналізувати аудіозаписи в режимі реального часу. Система демонструє точність, порівнянну з експертами-людьми. Однак штучний інтелект працює у 25 разів швидше.

Ця технологія відкриває нові можливості для морських досліджень. Вчені планують інтегрувати нейронну мережу в різні пристрої. Серед них – плавучі причали для моніторингу в реальному часі. Також розробляється автономний підводний апарат CUREE.

«Тепер, коли нам більше не потрібна людина, які ще пристрої, окрім диктофонів, ми можемо використовувати?» – розмірковує МакКаммон.

Ця технологія може бути встановлена на різних платформах. Автоматизовані системи зможуть виявляти та картографувати гарячі точки біологічної активності без втручання людини.

Майбутні перспективи та значення для збереження рифів

Нова технологія може допомогти вирішити фундаментальну проблему біоакустики. Вчені прагнуть зіставити кожен унікальний звук з конкретним видом риби. Наразі для більшості видів такий зв’язок не встановлено. Автоматизований моніторинг прискорить ідентифікацію звуків.

«Для переважної більшості видів ми ще не дійшли до того моменту, коли можемо з упевненістю сказати, що крик походить від певного виду риби», – зазначає дослідник.

Він називає це “Святим Граалем” морської біоакустики. Розпізнавання в реальному часі дозволить створити пристрої, що одночасно чують і бачать риб.

Це революційне рішення має важливе значення для збереження морських екосистем. Воно дозволить оперативно реагувати на зміни в популяціях риб. Дослідники зможуть виявляти види під загрозою значно швидше. Здатність моніторити здоров’я рифів у режимі реального часу стане вирішальною для їх виживання в умовах кліматичних змін.

Сет МакКаммон сподівається, що його розробка трансформує екологічний моніторинг. Нейронні мережі допоможуть створити детальну картину динаміки рифів. Швидка обробка даних дозволить своєчасно реагувати на зміни. В епоху, коли коралові рифи потребують термінового захисту, ця технологія є надзвичайно цінною.