Гомон и щебет: как ИИ меняет подходы к изучению мигрирующих птиц

Каждый год миллиарды птиц путешествуют через континенты и океаны. Эти путешествия не только ценны для наблюдений, но они также необходимы для поддержания экологического баланса. Птицы опыляют цветы, разносят семена и помогают контролировать вредителей, играя важную роль в поддержании здоровья нашей окружающей среды. Однако их выживание подвергается угрозе из-за таких проблем, как потеря мест обитания, изменения климата и расширение городов. Понимание того, как они путешествуют и живут, сейчас стало более важным, чем когда-либо.

Ранее ученые использовали традиционные методы для изучения миграции птиц, но они часто были медленными и ограниченными в том, сколько информации могли предоставить. Теперь искусственный интеллект (ИИ) меняет всё. Слушая птичьи голоса, их гомон и щебет, инструменты ИИ помогают исследователям понять, куда летят птицы, сколько их и что им нужно для выживания. Эта новая технология открывает мощные способы защиты и изучения птиц.

Мигрирующие птицы имеют важное значение для экосистем по всему миру. Они служат индикаторами экологического здоровья, и изменения в их миграционных паттернах часто указывают на более серьезные природные изменения. Например, сокращение числа ласточек в Северной Америке указывает на проблемы, такие как потеря мест обитания и изменения в популяции насекомых. Аналогичным образом миграция арктического крача на 40 000 километров помогает ученым понять здоровье полярных и океанских экосистем.

Прослушивание птиц стало ключевым способом изучения этих миграций. У каждого вида птиц есть уникальные звуки, или акустические отпечатки, которые исследователи могут использовать для их идентификации, не видя их. Это особенно полезно, потому что большинство миграций птиц происходит ночью. Ученые могут узнать, куда летят птицы и как они себя ведут, записывая их сигналы во время полета.

Однако сортировка огромного количества записанных звуков была медленной и сложной с традиционными методами. ИИ решил эту проблему, быстро анализируя аудиоданные и точно идентифицируя виды птиц. Этот прорыв открыл новые способы изучения мигрирующих птиц, сделав исследования более быстрыми, детализированными и эффективными.

Инструменты на основе ИИ, такие как BirdVoxDetect и BirdNET, изменили подход исследователей к изучению мигрирующих птиц через их звуки. BirdVoxDetect, разработанный в сотрудничестве с Нью-Йоркским университетом, Лабораторией орнитологии Корнелл и Центральной школой Нанта, демонстрирует, насколько мощным может быть машинное обучение в исследовании птиц. Этот инструмент использует нейронную сеть для обнаружения и классификации ночных полетных звуков с впечатляющей точностью даже в шумной обстановке. Он может фильтровать фоновый шум, такой как звук сигнализаций автомобилей и капель дождя, изолируя и идентифицируя звуки, специфичные для птиц. К 2024 году BirdVoxDetect проанализировал более 6 600 часов аудиозаписей, идентифицировав сотни тысяч птичьих голосов. Его способность оценивать биомассу птиц так же практична, как и доплеровский радар, но с дополнительным преимуществом предоставления данных по видам по гораздо более низкой цене.

BirdNET — это еще один значимый инструмент, предназначенный как для исследователей, так и для любителей птиц. Он позволяет пользователям записывать и идентифицировать птичьи голоса с помощью всего лишь их смартфонов. Во время Глобального большого дня в 2024 году BirdNET помог участникам в реальном времени идентифицировать более 900 видов птиц, демонстрируя масштабируемость и доступность ИИ в исследовании птиц. Используя нейронные сети и обширные обучающие наборы данных, BirdNET сделал изучение птиц доступным для глобального сообщества, вдохновляя новые уровни вовлеченности в сохранении природы.

Эти инструменты делают больше, чем просто идентифицируют виды птиц. Они также улучшают точность отслеживания миграционных маршрутов. Например, исследователи, изучающие арктических крачей, использовали ИИ для нахождения ключевых мест остановок и понимания экологических факторов, влияющих на их путешествия. Эта информация имеет огромное значение для усилий по охране природы, так как она помогает защищать критически важные места обитания и обеспечивает эффективное использование ресурсов.

Инструменты на основе ИИ меняют подход к защите птиц и их мест обитания. Системы мониторинга в реальном времени помогают городам принимать меры, такие как выключение огней в зданиях ночью в сезон миграции. Программы «Выключить огни» уже хорошо зарекомендовали себя в таких городах, как Чикаго, где стало меньше столкновений птиц со небоскребами.

Инструменты такие, как BirdVoxDetect, также могут адаптироваться к различным регионам. С минимальным объемом обучающих данных они могут идентифицировать виды птиц даже в местах, где нет традиционных систем мониторинга. Эта гибкость позволила ученым проводить исследования птиц в тропических лесах Амазонки и в странах к югу от Сахары. Автоматизируя сбор данных и анализ, эти инструменты экономят время и силы, облегчая проведение крупных исследований. Открытые платформы, такие как BirdVoxDetect, позволяют исследователям делиться и улучшать эти технологии по всему миру.

Другие инструменты также значительно продвигают использование ИИ для охраны птиц. Nighthawk, продвинутая система, созданная на основе BirdVox, предоставляет более быстрые результаты и проще в использовании. Исследователи, изучающие птиц в регионах Великих озер, сообщили о повышении точности с помощью этого инструмента. Merlin, разработанный Лабораторией орнитологии Корнелл, использует ИИ, чтобы помочь как ученым, так и наблюдателям за птицами идентифицировать виды. Его мобильное приложение сделало изучение птиц более доступным, вдохновляя людей по всему миру участвовать в охране природы.

Новые технологии, такие как массивы микрофонов, еще больше улучшают исследования птиц. Эти системы могут определять местоположение птицы, определяя ее высоту и направление полета. Учебные заведения, такие как Университет Виндзора, являются лидерами этих инноваций, улучшая наши возможности по мониторингу миграций птиц.

Ученые также работают над базовыми моделями для биоакустики. Эти модели предназначены для изучения различных видов и экосистем, выходя за пределы птиц к таким животным, как летучие мыши и киты. С помощью этих инструментов исследователи стремятся углубить наше понимание биоразнообразия и разработать более эффективные стратегии его защиты.

ИИ делает охрану птиц более эффективной и результативной. Он помогает нам собирать важную информацию для защиты мигрирующих видов и обеспечения их выживания в условиях быстрого изменения экологии.

ИИ революционизирует изучение и охрану мигрирующих птиц, предоставляя мощные инструменты, которые улучшают наше понимание их поведения и мест обитания. Автоматизируя анализ птичьих голосов и миграционных паттернов, такие технологии, как BirdVoxDetect и BirdNET, упрощают исследование как для ученых, так и для энтузиастов. Эти инновации повышают точность отслеживания миграционных маршрутов и облегчают мониторинг в реальном времени, позволяя городам реализовывать эффективные стратегии, такие как программы «Выключить огни», для снижения столкновений птиц со зданиями.

ИИ создает новые способы защиты этих критически важных видов и их мест обитания. Это гарантирует, что будущие поколения смогут наслаждаться удивительными путешествиями птиц по всему миру. Это также помогает укрепить связь с природой и поддерживает усилия по ее сохранению.