人工智能追踪太平洋深处发出的神秘声音 | 海洋与湿地·科学前沿

作者：中国绿会发布时间：2024-09-28

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
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图：布氏鲸图源：Wikimedia Commons/Public Domain

太平洋深处发出的神秘声音谜团始于2014年，当时研究人员在马里亚纳海沟上空记录到金属般的乒乓声。多年后，研究人员又记录到了这种声音，称之为“Biotwang”。近日，最终通过人工智能被确认为附近马里亚纳群岛的布氏鲸(Balaenoptera brydei) 发出。研究发表于《海洋科学前沿》（Frontiers in Marine Science）。

布氏鲸是一种大型须鲸，从水中过滤出大量的磷虾和鱼为食，虽然它们是须鲸科中相对较小的成员，但身长仍可以长到15至18米长，体重可达30吨以上。布氏鲸因其神秘的习性和相对难以观察的特点，对科学家来说仍然有许多未知之处。

为了保护生活在偏远环境中的动物，研究人员必须能够追踪它们，了解它们的种群动态。随着长期被动声学监测技术的发展，基于大量声景数据的自动物种识别工具已经成为保护与生态研究的关键。

鲸鱼的声学范围极为广泛，蓝鲸的声音可以低至10赫兹，而齿鲸（如虎鲸）的声音可高达120千赫兹。美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 太平洋群岛渔业科学中心与谷歌的研究人员合作，开发一种人工智能模型来自动识别多种鲸鱼的叫声，这个模型包含了最近被确认为布氏鲸发出的“Biotwang”声，这种声音带有金属质感，与典型的鲸鱼低沉叫声完全不同。

目前，该鲸鱼生物声学模型已能够识别八个物种，包括座头鲸、蓝鲸、长须鲸、北太平洋露脊鲸、北大西洋露脊鲸、小须鲸、虎鲸和布氏鲸。模型在测试集上的表现非常优异，尤其是对于小须鲸、北大西洋露脊鲸、北太平洋露脊鲸和布氏鲸的分类，表现尤为突出。

此次确定的叫声是西北太平洋地区确认的第三种布氏鲸叫声类型。马里亚纳群岛还有一种未经确认的夜间叫声类型，据推测也属于布氏鲸。

研究小组还发现，“Biotwang”叫声最常发生在西太平洋特定布氏鲸种群中。叫声的模式也表明，这些鲸鱼可能在跟随暖水和冷水海洋边界的移动。这片海洋区域被称为过渡叶绿素海洋锋，拥有大量浮游生物和其他猎物，它们就像鲸鱼的移动自助餐。

通过研究模型对数据的分析，研究人员发现了布氏鲸的叫声在西太平洋的季节性变化，揭示了不同种群之间可能存在的差异。

“随着气候变化的加剧，我们预计厄尔尼诺和拉尼娜现象会更频繁、更极端，我们预计这个过渡叶绿素海洋锋会进一步向北移动，变化也更大，”研究人员说。“这意味着鲸鱼可能必须游得更远、付出更多努力才能找到食物，这可能会影响鲸鱼种群的健康。

研究原文：Allen, A. N., Harvey, M., Harrell, L.,Wood, M., Szesciorka, A. R., McCullough, J. L., & Oleson, E. M. Bryde'swhales produce Biotwang calls, which occur seasonally in long-term acousticrecordings from the central and western North Pacific.Frontiers inMarine Science, 11, 1394695.

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湿

编译 | Sara

审核 | Daisy
排版 | 绿叶

【参考资料】
https://phys.org/news/2024-09-mysterious-pacific-ocean-whale-ai.html
https://www.newscientist.com/article/2448480-shazam-for-whales-uses-ai-to-track-sounds-heard-in-mariana-trench/
https://timesofindia.indiatimes.com/science/uncovering-the-mystery-of-peculiar-noises-in-the-mariana-trench/articleshow/113516433.cms
https://interestingengineering.com/science/biotwang-noises-mariana-trench-whale-sounds
https://www.frontiersin.org/journals/marine-science/articles/10.3389/fmars.2024.1394695/full