Jaki ptak śpiewa za oknem? Aplikacja, którą uruchomisz o poranku

Ludzki mózg ma zadziwiającą funkcję wyławiania i odfiltrowywania szumów. Dźwięki, które słyszymy bardzo często, po pewnym czasie stają się ledwie zauważalne. Za przykład mogą posłużyć mieszkańcy domów w pobliżu torów kolejowych, czy pracownicy fabryki, którzy potrafią porozumiewać się ze sobą nawet przy ogromnym hałasie pracujących wokół maszyn.

Ten sam proces zachodzi w przypadku śpiewu ptaków, który często nie przebija się do naszej świadomości. W codziennym rozgardiaszu nie zauważamy nawet najpiękniejszych ptasich treli, które towarzyszą nam przez prawie całą dobę. Tymczasem według badań naukowców z Instytutu Maxa Planka, śpiew ptaków jest nie tylko przyjemnym przerywnikiem dla nieustannego warkotu samochodowych silników. Może też pozytywnie wpływać na nasze zdrowie, zmniejszając ryzyko wystąpienia chorób psychicznych.

Rozwój technologii może być motorem napędowym dla nowej, zdrowej pasji związanej bezpośrednio z naturą. Algorytmy uczenia maszynowego pozwalają bowiem na tworzenie niesamowitych aplikacji, które zrobią z nas prawdziwych ornitologów i pozwolą poznać setki gatunków ptaków, które od świtu do późnych godzin nocnych umilają nam czas swoim śpiewem.

Aplikacja Merlin Bird ID to program, który pozwala na identyfikację gatunków ptaków na podstawie ich zdjęć, ale także wydawanych odgłosów. Twórcy aplikacji twierdzą, że w miarę z przypływem nowych użytkowników dane aplikacji stają się coraz dokładniejsze, a w jej bazie pojawiają się kolejne gatunki z całego świata. 

Możemy więc śmiało założyć, że za schematem działania aplikacji stoją algorytmy uczenia maszynowego, które zdobywają w ostatnich miesiącach niesłychany rozgłos dzięki obserwowanej rewolucji związanej z rozwojem sztucznej inteligencji.

Dźwięk dobiegający do mikrofonu w telefonie jest "przekładany" na obraz zwany spektrogramem. Następnie graficzna reprezentacja jest porównywana z danymi treningowymi, które twórcy zaimplementowali do sieci neuronowej. Jej zadaniem jest porównywanie spektrogramu z telefonu z bazą danych porównawczych w aplikacji — na tej podstawie następuje identyfikacja danego gatunku ptaka.

Programiści przygotowali też model do odróżniania nie-ptasich odgłosów, np. dźwięków samochodów i głosów ludzkich, co pozwala na ich zignorowanie i wyodrębnienie fal dźwiękowych, które powstały w ptasich płucach i na ich strunach głosowych. Na ten moment Merlin Bird ID rozpoznaje ponad 1000 gatunków ptaków z obu Ameryk, Europy i części Azji, ale nieustannie prowadzone są prace nad wykorzystaniem danych spływających z innych regionów świata i stałym aktualizowaniem bazy rozpoznawanych gatunków. 

Czytaj także | Co to za kwiat? Trzy aplikacje, które szybko rozpoznają nazwy roślin

W analogiczny sposób aplikacja została przygotowana do rozpoznawania ptaków na podstawie zdjęć. W tym przypadku można ominąć translację z fal akustycznych za pomocą spektrografii i skupić się od razu na analizie graficznej. Chociaż istnieje wiele innych algorytmów, które świetnie radzą sobie z takimi zadaniami, twórcy Merlin Bird ID tutaj również wykorzystali sieci neuronowe.

Podobnie działają też aplikacje do rozpoznawania roślin, o których więcej możesz przeczytać w tym artykule.

Korzystanie z Merlin Bird ID jest całkowicie darmowe, jednak podczas rejestracji trzeba podać kilka danych personalnych, przede wszystkim adres e-mail wymagany przy zakładaniu konta. Aplikacja może pomóc rozpoznawać ptaki na 3 różne sposoby: 

• na podstawie ptasich odgłosów rejestrowane przez mikrofon;
• na podstawie zdjęć ptaków;
• na postawie opisu, który aplikacja generuje zadając użytkownikowi 5 pytań.

Jeżeli udostępnimy Merlinowi swoją lokalizację, apka automatycznie dostosuje swoje parametry (wagi nadawane połączeniom w sieciach neuronowych), aby zmaksymalizować szanse na właściwą identyfikację. Sporo zależy także od mikrofonu, w jaki został wyposażony nasz smartfon, jednak obecnie stosowane rozwiązania często rejestrują znacznie więcej niż nasze uszy.

Aby się o tym przekonać, wystarczy pobrać Merlin Bird ID i zostawić telefon na kilka minut w ogrodzie, a nawet w pobliżu otwartego okna w mieszkaniu. Autor artykułu (a właściwie aplikacja na telefonie Xiaomi Mi 11) w ciągu 4 minut testowania aplikacji, odnotował 7 różnych gatunków ptaków na podstawie ich śpiewu. Test nie był prowadzony w środku lasu, ale na balkonie mieszkania w jednym z miast wojewódzkich naszego kraju. 

Czytaj także | Rozpoznawanie roślin ze zdjęcia. Najlepsze aplikacje