【科學Plus】海牛之歌演算法

藉由分析海牛的叫聲計算出這種行跡隱密動物的數量

出版時間:2019/02/01

《科學人》獨家授權
撰文/龐奇納 Debbie Ponchner

生物學家試圖計算哥斯大黎加和巴拿馬的安地列海牛(Antillean manatee)數量,卻碰到極大的挑戰。這種瀕危生物住在混濁水域,根本難見蹤影。生物學家兼電腦科學家黎維拉-奇瓦利亞(Mario Rivera-Chavarria)說:「我每天沿著巴拿馬的聖聖河(San San River)划來划去,划了兩年船只看到一些鼻子。我聽得到牠們的叫聲,但看不見牠們。」

2013年,黎維拉-奇瓦利亞的同事在船上設置側掃聲納,透過水下生物和周遭環境反射的聲波來製作影像。但是,聲納有可能會干擾動物,因此,他採用干擾較少的技術進行普查-在小輕艇底下設置水下麥克風錄動物的叫聲。
哥斯大黎加國立高科技中心的電腦科學家卡斯楚(Jorge Castro),發展出可以根據錄音自動計算海牛數量的演算法,他使用來自四隻海牛的54個叫聲樣本,證明以這個演算法推估海牛數量的正確率達100%。
演算過程有四個主要步驟:把錄音切分成短片段、消除雜訊、標示出海牛的叫聲、區分不同個體。消除雜訊的步驟最為耗時,為了加快速度,卡斯楚和同事動用一部超級電腦,把演算法寫成程式語言,透過平行處理讓計算過程加快120倍。

卡斯楚的團隊計畫下一步要調整演算法,用以辨認哥斯大黎加國鳥泥色鶇(clay-colored thrush)的叫聲。生物聲學家瓦爾加斯-馬西斯(Roberto Vargas-Mass)表示:「這項科技將能讓我們蒐集並分析大量資料,快速確認特定地區裡是否有這種鳥類。」

翻譯/姚若潔



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