倾听海洋深处的露脊鲸

时间:2020-04-30 21:22 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

倾听海洋深处的露脊鲸

科学家们正在使用算法和机器学习来聆听世界上最濒危动物之一的独特叫声,以识别它们的位置,并保护它们免受最大的威胁之一。

达尔豪西的研究人员使用了一个深度神经网络,对过去两年在圣劳伦斯湾收集的数千份北大西洋露脊鲸叫声记录进行训练。

该研究小组于本周一(4月27日)在《美国声学学会期刊》上发表了这一发现。研究人员使用算法,结合专家的验证,筛选出能泄露鲸鱼叫声的叫声,并对网络进行训练,使其识别出露脊鲸的叫声。

在识别鲸鱼的叫声时,他们的成功率约为90%——这种短暂的叫声持续约一秒钟,被认为是鲸鱼聚集的原因。

知道他们的位置可以增加保护

这项创新可能意味着,当右捕鲸船通过一个可能有船只来往的区域时,这项技术可以实时检测到它们。右捕鲸船是一种行动缓慢、行动迟缓的海洋巨兽,它们紧贴在水面上,有被船只撞到的危险。

“这可能是一个非常划算的工具,不仅可以监测北大西洋露脊鲸的存在,还可以监测其他物种的存在,”达尔豪西大学(Dalhousie University)子午线(MERIDIAN)项目的主要作者、资深科学家奥利弗?基尔西博姆(Oliver Kirsebom)表示。

“它就像是声音的视觉表现。你可以分离出不同的频率,并创建一个图像——不是一个物体,但它看起来像一个图像——这就是我们给网络的识别上行信号的东西。”

水听器捕捉鲸鱼的叫声

这些记录或数据集是通过被动声学监测收集的,被动声学监测系统使用的是系在浮标上的水听器、海底漂浮物和其他设备。

他们记录鲸鱼,也记录船只的声音,各种海洋物种,冰和其他环境噪音。为了选择鲸鱼的叫声,研究人员训练算法来识别鲸鱼的叫声。该方法已使用多年,但由于噪声水平和其他因素的限制,性能率较低。

为了改进这一点,加拿大渔业和海洋研究所的基尔西博姆博士和他的同事使用了一种基于人工神经网络的方法。人工神经网络是一套模拟人类大脑的算法,旨在识别模式。网络已经成为解决一系列问题的首选机器学习方法,尤其是在语音处理和图像分析方面。

实时检测是可能的

科西博姆博士解释说,他们可以记录五分钟的声音,然后把声音传到神经网络,并扫描以寻找上升的声音。它将生成一个输出文件,记录通话发生的时间,并将数据传输到岸上,在那里检查是否有可能探测到信号。该网络还可以通过自动警报更直接地显示某一地区是否有露脊鲸的存在。

他说:“理想情况下,我们希望这个季节在部署在圣劳伦斯湾的水听器上使用我们的探测算法。”

“它可以传输那些探测信号,这样你就不必等着人们乘船出去取回设备了——你几乎可以实时获取这些信息。”

这些信息可以用于目前正在进行的保护该物种的努力,该物种的数量已经在全球范围内锐减到大约400只。

每年夏天,北大西洋露脊鲸都会从南部各州的繁殖地出发,前往圣劳伦斯湾和芬迪湾,以该地区丰富的食物来源为食。但多年来,由于船舶罢工和渔具缠住,他们遭受了重大损失。在过去的几年里,在圣劳伦斯湾发现了20多具尸体,这促使联邦政府关闭了渔业并限制了船只的航行。

“我们希望我们可以用这个来通知船只和大型油轮鲸鱼的存在。如果你被网络检测到,可能有另一个链接向船发送消息。信息可能会出现在船长的信息板上,说:“看,这个区域有一条鲸鱼,所以减速或转向。”

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