Nuovo modello acustico rileva otto specie di balene, inclusi i misteriosi richiami “Biotwang | Festina Lente - Notizie, recensioni e approfondimenti sull’intelligenza artificiale | Turtles AI

Nuovo modello bioacustico identifica otto specie di balene, inclusi i misteriosi suoni "Biotwang" delle balene di Bryde. Lo strumento è stato addestrato su 200.000 ore di registrazioni subacquee per supportare la conservazione e lo studio delle popolazioni di cetacei. Disponibile su Kaggle Models.

Punti chiave:

•  Identificazione automatica di otto specie di balene grazie a un innovativo modello bioacustico.
•  Il modello include i suoni "Biotwang", recentemente attribuiti alla balena di Bryde.
•  Analizzati oltre 200.000 ore di registrazioni subacquee per il training del modello.
•  Disponibile per il download e l’uso su Kaggle Models.

La ricerca ecologica e la conservazione delle balene hanno raggiunto un traguardo significativo con lo sviluppo di un nuovo modello bioacustico in grado di identificare otto specie distinte di balene, incluse due specie con richiami multipli. Questo strumento avanzato integra anche i misteriosi suoni "Biotwang", recentemente attribuiti alla balena di Bryde, e rappresenta un importante passo avanti nell’uso delle tecnologie di monitoraggio acustico passivo per studiare le popolazioni di cetacei in ambienti remoti e difficili da raggiungere.

La tecnologia di monitoraggio acustico passivo si è evoluta rapidamente, consentendo ai ricercatori di raccogliere vasti set di dati da ambienti subacquei. Tuttavia, la sfida di classificare accuratamente le vocalizzazioni di diverse specie di balene ha reso difficile lo sviluppo di modelli capaci di identificare queste creature simultaneamente. A differenza di modelli più avanzati, come Google Perch, che riescono a classificare migliaia di vocalizzazioni di uccelli, il riconoscimento delle balene richiede un approccio più sofisticato a causa della varietà di suoni e frequenze.

Le balene producono suoni che vanno da tonalità molto basse, come i 10 Hz della balenottera azzurra, fino a frequenze oltre i 120 kHz degli odontoceti. Questa vasta gamma acustica, unita alla variabilità delle registrazioni raccolte in diverse località e momenti, ha reso complesso lo sviluppo del modello. Inoltre, alcuni tipi di vocalizzazioni rimangono ancora sconosciuti per molte specie, il che complica ulteriormente l’identificazione di animali difficili da osservare visivamente.

Uno dei suoni più enigmatici rilevati negli ultimi anni è il "Biotwang", un richiamo metallico registrato per la prima volta nelle profondità della Fossa delle Marianne circa un decennio fa. Dopo anni di studio, i ricercatori della NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) sono riusciti ad attribuire questa particolare vocalizzazione alle balene di Bryde, una scoperta che ha permesso di includere questi suoni nel modello bioacustico di Google. Il richiamo "Biotwang", che dura circa 3,5 secondi, è caratterizzato da un lamento discendente seguito da un suono metallico, unico nel suo genere.

Il percorso che ha portato a questo nuovo modello bioacustico ha le sue radici nel 2018, quando Google Research ha collaborato con il Pacific Islands Fisheries Science Center (PIFSC) della NOAA per sviluppare un sistema di rilevamento delle megattere. Questo modello ha analizzato più di 187.000 ore di registrazioni audio, confermando i pattern migratori delle megattere e scoprendo nuove aree, come la Kingman Reef, in cui i canti delle balene non erano mai stati registrati in precedenza.

Nel corso degli anni, l’evoluzione del modello ha portato a nuove collaborazioni, come quella con il Department of Fisheries and Oceans del Canada (DFO). In particolare, il programma di risposta ai mammiferi marini del DFO ha adottato un modello di rilevamento delle orche assassine, una specie a rischio critico di estinzione nel Mar di Salish. Il modello è stato integrato nella rete di monitoraggio degli idrofoni del DFO, permettendo avvisi in tempo reale della presenza di orche.

Il nuovo modello di Google rappresenta un ulteriore avanzamento, potendo classificare 12 diverse vocalizzazioni provenienti da otto specie di balene. Utilizzando spettrogrammi che visualizzano i suoni in finestre di 5 secondi, il modello trasforma le registrazioni audio in immagini su cui applicare algoritmi di classificazione. Inoltre, il sistema è multi-etichetta, il che significa che può riconoscere più specie contemporaneamente, garantendo elevata precisione e minimizzando errori sia di falsi positivi che negativi.

Uno degli aspetti più importanti del modello è la sua capacità di distinguere i suoni delle balene dai rumori di fondo, come quelli generati dall’ambiente marino o da altre fonti non biologiche. Questo è stato possibile grazie a un ampio campionamento di dati negativi, ottenuti dalle registrazioni dei partner di Google. Inoltre, per validare il modello, è stato utilizzato il 20% dei dati disponibili come set di test, garantendo prestazioni solide per tutte le specie considerate, tra cui la balenottera minore, la balenottera azzurra, la balenottera comune e le balene di Bryde.

La scoperta dei Biotwang ha aperto nuove possibilità di ricerca, rivelando potenziali differenze di popolazione tra le balene di Bryde del Pacifico centrale e occidentale. L’inclusione di queste vocalizzazioni ha ampliato notevolmente il campo di applicazione del modello, permettendo ai ricercatori di ottenere informazioni più precise sui movimenti e i comportamenti di questa specie.

Questo nuovo strumento bioacustico, disponibile tramite Kaggle Models, offre anche la possibilità di essere utilizzato in modo flessibile. Grazie agli embedding pre-addestrati, gli utenti possono sviluppare rapidamente classificatori personalizzati per nuove vocalizzazioni o specie di balene, consentendo un apprendimento attivo e un’espansione continua del modello.

Questo nuovo modello bioacustico rappresenta una risorsa fondamentale per lo studio e la conservazione delle balene, fornendo informazioni cruciali su specie elusorie come la balena di Bryde e contribuendo alla tutela degli ecosistemi marini globali.