Maskinhörsel kan hjälpa oss förstå djurens beteende

-Maskinhörsel ger oss möjligheten att lyssna till vår biologiska mångfald. Det möjliggör storskalig kartläggning av akustiskt aktiva arter över långa tidsperioder. Detta ger insikter i hur populationer förändras över tid och kan även bidra till en kartläggning av djurens språk och deras beteenden. Många arter genomgår just nu en massdöd och vi behöver verktyg som hjälper oss förstå rätt väg framåt, säger John Martinsson forskare på RISE. 

En källa till information om arter i olika ekosystem är ljud. Ljudanalys kan ske med hjälp av artificiell intelligens, något som en forskargrupp på RISE är specialister på.

-Ljudanalys fungerar på ljud i naturen generellt, men är särskilt användbart för att lära sig mer om beteendet hos akustiskt aktiva arter, exempelvis fåglar, insekter, fladdermöss och vargar. Med ljud kan man urskilja arter, antal, lokalisering och deras hälsa i ett specifikt område, berättar Olof Mogren som är forskningsledare på RISE, Centrum för tillämpad AI. 

Samarbetet mellan forskare och ekologer

Hur arter mår, rör sig, och reproducerar sig är ofta nyckelfrågor när det kommer till stora samhällsbeslut.  Det kan tex handla om nya vindkraftsanläggningar, vägar eller andra förändringar i naturen. Därför är AI-forskningen på RISE viktig.

-Att ringa in en problemställning tillsammans är första steget i samarbetet mellan  ekologer och oss AI-forskare. I dialogen öppnas ögonen från bådas perspektiv! Vi på RISE bidrar till hur ekologerna kan jobba mer effektivt med den data de samlar in, och ekologerna i sin tur, kan svara på vad de vill hitta i ljudet, tex indikationer på ett stressat djur, förklarar Olof. 

Användningsområden 

Ljudupptagningar kan ske på långa distanser och är därför kraftfullt för datainsamling, jämfört med bildupptagningar där arten måste befinna sig nära kameran. Genom att kombinera ljudinspelning och maskininlärning kan forskare få djupare insikter i djurlivet  och bidra till miljöarbetet.  

Exempelvis kan ljudanalys användas för: 

• Identifiering av arter och population

Ljudinspelningar kan analyseras för att identifiera arter och ha koll på populationer. Automatiserade algoritmer kan tex skilja mellan olika fågelarter baserat på unika sångmönster. 

• Beteendestudier

Ljudanalys kan bidra till att förstå arters rörelser och beteenden. Genom att tex studera variationer i fågelsång kan forskare få insikter i parningsritualer, revirbeteende och sociala interaktioner. 

• Habitat och ekosystem

Ljud kan användas som markörer för att dra slutsatser om hela ekosystem. Genom att studera den akustiska mångfalden i ett område kan forskare bedöma hälsan och status för den biologiska mångfalden i området. 

• Rörelsemönster

Automatiserade inspelningsstationer kan placeras längs bestämda rutter för att samla in data om när och var olika arter passerar. 

• Klimatförändringar

Genom att analysera förändringar i ljud över tid kan forskare dra slutsatser om effekterna av klimatförändringar, såsom förändringar av habitat och förekomst av arter.

• Arkivering av naturliga ljudlandskap

Med ljudupptagningar kan vi arkivera jordens historia i ljud, göra den strukturerad och sökbar, vilket är viktigt för att dra insikter från det arkiverade ljudet. 

• Kartläggning av djurens språk 

Man har haft de första trevande konversationerna med valar vilket delvis har möjliggjorts av tekniker vi forskar på.

• Människors påverkan på djuren

Det är möjligt att kartlägga hur oväsen som människor för samspelar med var djuren väljer att leva och hur de påverkar deras mående. 

RISE tekniker vid ljudanalys

Det finns flera verktyg och metoder som används inom modern ljudanalys av arter.  Forskarna använder en kombination av fältmikrofoner, sensorer, spektrogram och maskininlärningsalgoritmer. Med specialiserade fältmikrofoner eller sensornätverk kan man samla in stora mängder data över geografiska områden kontinuerligt. Ljudanalysen sker därefter på de spektrogram som representerar ljudet visuellt med frekvens över tid.  Det kan användas för att identifiera specifika sångmönster hos akustiskt aktiva arter . Med hjälp av maskininlärningsalgoritmer kan man sedan automatisera identifieringen av arter baserat på dessa ljuddata.

-AI:n kan avgöra om en specifik art finns i området, men också ge en mer finkornig analys som bedömer vilken individ det är och vad den ska göra, förklarar Olof.

Sammanfattningsvis kan modern ljudanalys vara kraftfulla verktyg för att förstå arter och deras ekosystem. Genom att kombinera ljudinspelning och maskininlärning kan forskare ge djupare insikter i fågelliv och andra arter och bidra till deras bevarande samt välgrundade beslutsunderlag. 

Relaterade artiklar

AI ger oss möjligheten att lyssna till vår biologiska mångfald