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2025年1月
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發(fā)布時間: 2021-10-18
跟著海里的船只，不停地在船頭兩邊跳躍、引路、著實惹人喜愛的海洋動物——“領(lǐng)航鯨”，它們不僅在動物界中智商數(shù)一數(shù)二，更擁有能給人帶來幸運(yùn)的傳說。
然而，幾個月前，浙江臺州海域，智商超群、惹人喜愛的“領(lǐng)航鯨”集體擱淺，多方對12只“領(lǐng)航鯨”全力救援，仍有3頭領(lǐng)航鯨消失生命體征，不禁讓人唏噓。
海洋噪聲 引發(fā)海洋動物生存危機(jī)的殺手
全球70%的面積都被水覆蓋，“領(lǐng)航鯨”們本應(yīng)該自由自在地徜徉在藍(lán)色星球，又是什么造成他們的生存危機(jī)，引發(fā)集體擱淺？
有報告指出，不斷加劇的“海洋噪聲”正極大影響著海豚、鯨的生活，成為奪取它們生命的真兇。
海洋動物必須依賴聲音進(jìn)行交配、覓食、以及躲避天敵。而海洋噪聲輕則影響海洋生物的行為行動，重則導(dǎo)致它們聽力喪失甚至死亡。因各種原因如聲吶等噪聲、磁場及受傷的干擾時，都會導(dǎo)致頭鯨錯誤判斷海岸線與方向，向沙灘最淺處游去，造成集體“自殺”的場景。
水下聲學(xué)監(jiān)測 對計算需求龐大
水聲環(huán)境日益復(fù)雜，更好地保護(hù)海洋哺乳動物迫在眉睫。對海洋哺乳動物進(jìn)行水下聲學(xué)監(jiān)測則是最有效的方式之一。而持續(xù)的水下聲學(xué)監(jiān)測會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，依賴人工無法進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)分析，從而需要實時、有效地對海洋哺乳動物聲信號進(jìn)行檢測和識別，需要強(qiáng)大的算力支撐。
另一方面，人工智能領(lǐng)域取得了快速發(fā)展，通過將人工智能方法應(yīng)用于海洋聲學(xué)，建立一個基于人工智能的海洋哺乳動物聲信號實時檢測識別系統(tǒng)，可以有效提高對龐大數(shù)據(jù)的處理效率，從而實現(xiàn)對海洋哺乳動物的實時監(jiān)測。
曙光助力聲學(xué)信號分析 準(zhǔn)確率達(dá)到99.6%
近日，基于曙光提供的計算資源的支撐，某海洋研究所團(tuán)隊對已獲取的海洋哺乳動物聲學(xué)觀測資料進(jìn)行分析并獲得了進(jìn)一步研究結(jié)果。
該團(tuán)隊基于海洋哺乳動物調(diào)頻特性信號的輪廓特征提取算法，提出了一種基于人工輔助的時頻輪廓特征提取方法，在降低人工參與的同時，實現(xiàn)對海洋哺乳動物調(diào)頻特性信號特征參數(shù)的完整提取。
基于一定人工輔助，該方法可以自動獲取時頻輪廓，提取信號的聲學(xué)特征參數(shù)（時長、頻率、拐點(diǎn)、諧波數(shù)等），并自動劃分信號類型。
并且通過實測數(shù)據(jù)的結(jié)果顯示，該提取方法能夠有效地獲取不同物種的各類型調(diào)頻特性聲信號的特征參數(shù)，在拐點(diǎn)數(shù)和信號類型方面的準(zhǔn)確率達(dá)到99.6%。目前，該算法已應(yīng)用于多個物種聲學(xué)信號的分析研究中。
另外，此團(tuán)隊也提出了一種基于圖像處理的海洋哺乳動物回聲定位信號檢測識別算法。算法使用Frangi濾波首先對分幀后的時頻圖像進(jìn)行降噪處理，隨后使用Hough變換進(jìn)行直線檢測，最后訓(xùn)練出一個隨機(jī)森林分類器，進(jìn)一步甄別出回聲定位信號。并且，使用開源數(shù)據(jù)庫與實測共4種動物的聲數(shù)據(jù)對算法進(jìn)行了實驗。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)能量算法對比，該算法在所使用的數(shù)據(jù)中檢測準(zhǔn)確率不低于80%，同時也保持了較高的召回率。
在未來，該團(tuán)隊將會基于曙光提供的計算資源進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)充樣本，構(gòu)建的檢測識別模型能夠識別不少于5種海洋哺乳動物，識別準(zhǔn)確率不低于90%。
既然海洋生物不能“說話”，那么就讓人類為它發(fā)聲。
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