拯救北大西洋露脊鲸:消除错误的噪音

新型降噪技术或能精确定位北大西洋露脊鲸和其他物种

North Atlantic right whales.

北大西洋露脊鲸。

弗朗索瓦·戈希耶与 VWPics 阿拉米图片社

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野外仅存不到 400 头北大西洋露脊鲸,其中可繁殖的雌鲸甚至不足 100 头。它们最大的生存威胁是船只撞击和渔具缠绕。保护这些鲸鱼,例如通过引导船只避开危险区域,需要更可靠地定位它们——而发表在《美国声学学会杂志》上的新技术可能有助于实现这一目标。

为了监听海洋生物,研究人员通常在浮标和水下滑翔机上部署称为水听器的水下麦克风。记录的音频被转换为频谱图:声音的可视化表示,用于精确定位,例如,特定鲸鱼物种的叫声。但是,这些独特的声音经常被其他噪音淹没。近年来,研究人员使用一种称为深度学习的机器学习技术来自动化此分析,但背景声音仍然阻碍了可靠性。

现在,研究人员已经训练了两个深度学习模型,专门用于消除噪音。他们首先向模型提供了数千张“干净”的频谱图,其中只有北大西洋露脊鲸的叫声。然后,他们慢慢添加了数千张被典型背景声音(如油轮引擎声)污染的频谱图。科学家们说,由此产生的算法可以成功地将嘈杂的频谱图变成干净的频谱图,减少误报,并帮助在鲸鱼到达危险区域之前发现它们。


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康奈尔大学数据工程师沙姆·马杜苏达纳(Shyam Madhusudhana)说,他想看看这种模型是否也可以用于定位其他海洋哺乳动物,他没有参与这项研究。“座头鲸和海豚的语言通路比露脊鲸复杂得多,”他指出。东安格利亚大学机器学习研究员本·米尔纳(Ben Milner)是该研究的作者之一,他希望将这项技术也应用到水面之上——应用到乌克兰的森林中,他希望在那里识别出 1986 年切尔诺贝利灾难遗址附近的动物。

圣安德鲁斯大学行为生态学家彼得·泰克(Peter Tyack)没有参与这项研究,他说应该使用这个新系统来弄清楚鲸鱼全年的位置,以便可以保护这些区域。“就估计在难以看到鲸鱼的地方的鲸鱼密度和丰度而言,”泰克说,“这项技术可能非常棒。”

但他警告说,这不应是防止船舶撞击或缠绕的唯一方法。在他的工作中,泰克发现北大西洋露脊鲸可能会沉默数小时——因此被动声学监测很容易错过它们。他补充说,杀死哪怕是几头鲸鱼,“都可能导致该种群灭绝。”

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