طور باحثون أداة جديدة للتعلم العميق تعمل بالذكاء الاصطناعي، تولد أغاني الطيور النابضة بالحياة لتدريب الأدوات التقنية للتعرف على الطيور، مما يساعد علماء البيئة على مراقبة الأنواع النادرة في البرية. وقد تم عرض النتائج في دورية “ميثودز إن إيكولوجي آند إيفوليوشن”.
ومع وجود العديد من تطبيقات الهاتف والبرامج المتاحة لعلماء البيئة والجمهور، لم يعد التعرف على أنواع الطيور الشائعة من خلال أغانيها عسيرا، ولكن ماذا لو لم يسمع برنامج تحديد الهوية طائرا معينا من قبل، أو كان لديه فقط عينة صغيرة من التسجيلات للرجوع إليها؟ هذه مشكلة تواجه علماء البيئة الذين يراقبون بعضا من أندر الطيور في العالم.
أداة التعلم العميق.. الأولى من نوعها
للتغلب على هذه المشكلة، قام الباحثون في جامعة مونكتون الكندية بتطوير “إكوجين” (ECOGEN)، وهي أداة التعلم العميق الأولى من نوعها، والتي يمكنها توليد أصوات الطيور النابضة بالحياة لتعزيز عينات الأنواع الممثلة تمثيلا ناقصا. ويمكن بعد ذلك استخدامها لتدريب أدوات التعرف الصوتي المستخدمة في المراقبة البيئية، والتي غالبا ما تحتوي على معلومات أكثر عن الأنواع الشائعة.
ووجد الباحثون أن إضافة عينات تغريد الطيور الاصطناعية التي تم إنشاؤها بواسطة “إكوجين” إلى معرّف تغريد الطيور، أدى إلى تحسين دقة تصنيف تغريد الطيور بنسبة 12% في المتوسط.
وقال الدكتور نيكولاس ليكومت أحد الباحثين الرئيسيين في البيان الصحفي المنشور على موقع الجمعية البيئية البريطانية: “نظرا للتغيرات العالمية الكبيرة في أعداد الحيوانات، هناك حاجة ملحة لأدوات آلية -مثل المراقبة الصوتية- لتتبع التحولات في التنوع البيولوجي. ومع ذلك فإن نماذج الذكاء الاصطناعي المستخدمة لتحديد الأنواع في المراقبة الصوتية تفتقر إلى المكتبات المرجعية الشاملة.
وأضاف أنه مع “إكوجين” يمكنك معالجة هذه الفجوة عن طريق إنشاء مثيلات لأصوات الطيور لدعم نماذج الذكاء الاصطناعي. وبشكل أساسي، يمكنك بالنسبة للأنواع ذات التسجيلات البرية المحدودة مثل تلك الطيور النادرة أو المراوغة أو الحساسة؛ توسيع مكتبة الصوت الخاصة بك دون مزيد من تعطيل الحيوانات أو إجراء عمل ميداني إضافي.
يحافظ على الطيور وكائنات أخرى
يقول الباحثون إن إنشاء أغاني الطيور الاصطناعية بهذه الطريقة يمكن أن يساهم في الحفاظ على أنواع الطيور المهددة بالانقراض، كما يوفر نظرة قيّمة عن أصواتها وسلوكياتها وتفضيلاتها في الموائل.
هذا، وتحتوي أداة “إكوجين” على تطبيقات محتملة أخرى، فعلى سبيل المثال يمكن استخدامها للمساعدة في الحفاظ على الأنواع النادرة للغاية، مثل آكلات العسل المهددة بالانقراض، حيث لا يتمكن الأفراد الصغار من تعلم أغاني أنواعهم بسبب عدم وجود عدد كاف من الطيور البالغة لتقليدها.
كما يمكن أن تفيد الأداة أنواعا أخرى من الحيوانات أيضا. فوفقا للدكتور ليكومت: “بينما تم تطوير إكوجين للطيور، فإننا واثقون من إمكانية تطبيقها على الثدييات والأسماك والحشرات والبرمائيات”.
وإضافة إلى تعدد استخداماتها، فإن الميزة الرئيسية لأداة “إكوجين” هي إمكانية الوصول إليها، نظرا لكونها مفتوحة المصدر وقابلة للاستخدام حتى على أجهزة الحاسوب الأساسية.
كيف تعمل “إكوجين”؟
تعمل “إكوجين” عن طريق تحويل التسجيلات الحقيقية لأغاني الطيور إلى مخططات طيفية (تمثيلات مرئية للأصوات) ثم إنشاء صور ذكاء اصطناعي جديدة منها لزيادة مجموعة البيانات الخاصة بالأنواع النادرة ذات التسجيلات القليلة.
ويتم بعد ذلك تحويل هذه المخططات الطيفية مرة أخرى إلى صوت لتدريب معرِّفات أصوات الطيور. وقد استخدم الباحثون في هذه الدراسة مجموعة بيانات مكونة من 23784 تسجيلا للطيور البرية من جميع أنحاء العالم تغطي 264 نوعا.