鱼在水下发出嗡嗡声、呼噜声和咔哒声——现在机器可以理解它们了

(世界杯万博app科学内幕)——当太阳从美属萨摩亚岛升起时，动物们的合唱随之上升。不过，它们不是鸟的叫声，而是来自水下的呼噜声、咔哒声和呻吟声。新的研究表明，自动化可以使人们越来越容易窃听发出声音的鱼，并发现它们的环境如何影响它们。

吉尔·芒格(Jill Munger)第一次听说鱼会发出声音是在她还是一名本科生的时候。一位资深研究人员告诉她海洋声学。

芒格目前是俄勒冈州立大学的一名海洋生态学研究员，他说:“她用一种非常酷的方式描述了这件事:我可以在不打扰它们的情况下监视海洋生物。”“当你是一名潜水员时，你会在游泳过程中打扰野生动物，所以当你不在那里时，你就看不到它们在做什么。”但被动声学监测提供了一个纯净的音景。

芒格拿到了一个硬盘，上面有一个由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和美属萨摩亚国家公园管理局(National Park Service)维护的12站水听器区域的1.8万个小时的声音，她说，这是一个似乎无法整理的数据量。“这就像如果有人递给你一盘长达一周的混音带，你永远不会把它听完。”

她使用软件创建了一个声谱图——噪音的视觉读数。有些声音很容易识别，比如鲸鱼的叫声。但还有其他一些声音完全是外国的。她说:“弄清楚不同的声音几乎就像一个谜题。”有些乐段很吵，像风声，而另一些乐段则像旧唱片，主要是咔嚓虾的声音。最终，她确定它们来自鱼类。

她能够辨认出鱼在一起叫的时间——早晨和晚上，就像合唱一样。有一种声音让芒格特别兴奋。她喜欢猫，小热带鱼的叫声让她想起了猫的呼噜声。

“对我来说，(这种鱼的叫声)非常独特，充满个性，”她说，并补充说，热带鱼发出这种特殊的声音是通过咬合它们的咽部牙齿，并通过它们的鱼鳔增强声音。技术术语是脉冲序列，用于交配。

尽管硬盘上有那么多有趣的声音，芒格知道她永远无法筛选所有的数据。于是，她向自己的哥哥、机器学习工程师丹尼尔·埃雷拉(Daniel Herrera)寻求帮助。他告诉她，他将在这个项目上与她合作。

Herrera写了代码，他们一起训练模型。两人的发现发表在《海洋生态进展系列．机器学习样本或训练数据包括400到500个雀鲷呼叫。从这个开始，论文的合著者Herrera建立了一个机器学习模型，可以准确识别94%的小雀鲷叫声。

研究时都会出现瓶颈,很难有效地分析大量的数据,但这样的系统可以改变现状,凯莉·贝尔说,合作研究所研究员在博尔德的科罗拉多大学的环境科学,他并没有参与新纸。“当你开始引入机器学习、人工智能和深度学习等算法和方法时，你就能够构建更智能、更高效地处理大量数据的东西。”

贝尔说，除了简单的识别之外，该方法还可以发现有关生态系统健康状况的线索。由于鱼类的叫声会随着风速、水温、潮汐幅度和声压级等环境条件的变化而变化，所以这些噪音本身就可以作为生态系统运行状况的指示器——尤其是在正在迅速经历气候变化的海洋中。这些机器学习方法已经被用于分析座头鲸的叫声，但还没有在鱼类世界中使用。

除了芒格喜欢的呜呜声和咔哒声，贝尔说，在她的研究中，她还听到过鱼(她还不确定是哪种鱼)发出哞哞声，以及其他让她想起大号和水上摩托的神秘声音。

“对我来说，未知是最吸引人的，因为令人惊讶的是，我们在这里，2022年，我们已经能够了解环境几十年，但仍有很多事情我们甚至还没有描述。”