拯救北大西洋露脊鯨:消除錯誤的噪音

新型降噪技術或能精確定位北大西洋露脊鯨和其他物種

North Atlantic right whales.

北大西洋露脊鯨。

弗朗索瓦·戈希耶與 VWPics 阿拉米圖片社

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野外僅存不到 400 頭北大西洋露脊鯨,其中可繁殖的雌鯨甚至不足 100 頭。它們最大的生存威脅是船隻撞擊和漁具纏繞。保護這些鯨魚,例如透過引導船隻避開危險區域,需要更可靠地定位它們——而發表在《美國聲學學會雜誌》上的新技術可能有助於實現這一目標。

為了監聽海洋生物,研究人員通常在浮標和水下滑翔機上部署稱為水聽器的水下麥克風。記錄的音訊被轉換為頻譜圖:聲音的視覺化表示,用於精確定位,例如,特定鯨魚物種的叫聲。但是,這些獨特的聲音經常被其他噪音淹沒。近年來,研究人員使用一種稱為深度學習的機器學習技術來自動化此分析,但背景聲音仍然阻礙了可靠性。

現在,研究人員已經訓練了兩個深度學習模型,專門用於消除噪音。他們首先向模型提供了數千張“乾淨”的頻譜圖,其中只有北大西洋露脊鯨的叫聲。然後,他們慢慢添加了數千張被典型背景聲音(如油輪引擎聲)汙染的頻譜圖。科學家們說,由此產生的演算法可以成功地將嘈雜的頻譜圖變成乾淨的頻譜圖,減少誤報,並幫助在鯨魚到達危險區域之前發現它們。


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康奈爾大學資料工程師沙姆·馬杜蘇達納(Shyam Madhusudhana)說,他想看看這種模型是否也可以用於定位其他海洋哺乳動物,他沒有參與這項研究。“座頭鯨和海豚的語言通路比露脊鯨複雜得多,”他指出。東安格利亞大學機器學習研究員本·米爾納(Ben Milner)是該研究的作者之一,他希望將這項技術也應用到水面之上——應用到烏克蘭的森林中,他希望在那裡識別出 1986 年切爾諾貝利災難遺址附近的動物。

聖安德魯斯大學行為生態學家彼得·泰克(Peter Tyack)沒有參與這項研究,他說應該使用這個新系統來弄清楚鯨魚全年的位置,以便可以保護這些區域。“就估計在難以看到鯨魚的地方的鯨魚密度和豐度而言,”泰克說,“這項技術可能非常棒。”

但他警告說,這不應是防止船舶撞擊或纏繞的唯一方法。在他的工作中,泰克發現北大西洋露脊鯨可能會沉默數小時——因此被動聲學監測很容易錯過它們。他補充說,殺死哪怕是幾頭鯨魚,“都可能導致該種群滅絕。”

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