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闻声识百鸟:大运河森林公园3个多月记录到165种鸟类

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“嘎嘎”“叽叽喳喳”“啾啾”……清晨,城市副中心大运河森林公园芦苇荡里,传出阵阵清脆的鸟鸣。夏日芦苇繁茂,有一人多高,密密匝匝看不见一只鸟儿的身影。在记者睁大眼睛努力搜寻的时候,同行的中国科学院动物研究所林聪田博士已经通过手机,从容地报出了正在鸣叫的鸟儿的名字,“有绿头鸭、麻雀、棕头鸦雀。”

什么手机这么高级?林聪田说,这是因为手机通过5G网络,连接上了安装在大运河森林公园湖心岛上的声纹智能监测设备。这套设备可以实现“闻声识鸟”,自今年3月份安装以来,已经记录到165种鸟类,积累了13.7万条鸟类声音数据。它就像一名不知疲惫的记录员,24小时进行着“鸟口普查”。

通州北运河成为众多鸟儿栖居的乐园。 王木林摄

棕头鸦雀声纹频谱图。识别准确率超八成

这套声纹智能监测设备,由中国科学院动物研究所自主研发,北京市野生动物救护中心、通州区园林绿化局于今年3月联合引进开展示范应用。

采访当天,记者乘小船前往大运河森林公园湖心岛。骄阳下,运河水面泛着粼粼波光,一只白鹭伸长了脖子在半空中翱翔,一只池鹭抖了抖翅膀,加快速度追了上去,仿佛是在比赛谁飞得更快。另有一只苍鹭,呆呆地立在水边,半天都不见动弹。“它这是盯着河里的鱼呢。有时候一待就是俩小时!”和记者一起登岛的北京市野生动物救护中心主任胡严说。

胡严和野生动物打了几十年的交道,有丰富的生物多样性调查经验。在他看来,鸟类是最不容易准确观测记录的群体之一。如果仅靠人工肉眼观察,根本无法获取全天候、长时期的连续性调查数据。再加上很多鸟儿带有“保护色”,藏在树林、芦苇荡和灌木丛中,即便用上红外相机,也很难被监测到。

可是,不同鸟类的鸣管不同,因此发出的叫声也有差异。声纹智能监测设备正是利用这个原理,解决当前工作中的“痛点”。

“我们这套‘顺风耳’设备目前可以识别800多种鸟的声音,常见物种准确率达到80%以上。”林聪田的底气,离不开中科院长期支持建设的物种大数据平台。系统内部植入的人工智能模型是基于过去十几年来持续完善的中国生物物种名录、中国生物地图和野生动物声纹数据库等综合训练而成,“实战”经验也相当丰富。

▲声纹智能监测设备。本报记者 陈强摄“顺风耳”越用越灵

湖心岛位于运河河道中央,是一座狭长的小岛。岛上枝繁叶茂,平时人迹罕至,是鸟类的乐园。小船靠岸,记者和林聪田、胡严一起登岛,撩起树枝、绕过灌木,终于见到了“顺风耳”的真容。

它立于密林深处,虽然功能强大,但是其貌不扬:一根白色杆子上,装着太阳能电池板、声音影像传感器,还有一根天线。为了最大限度减少对鸟类生活的干扰,技术团队将设备体积尽可能做小。比如,摄像头就和声纹识别传感器集成在一起,整套设备通过太阳能电池板供电,可以做到全天候、长续航。

这处小岛虽然比公园里安静不少,但是周遭的风声、水声会不会干扰系统工作呢?林聪田说,这个问题在设备设计之初就考虑到了,通过优化算法,能实现降噪功能。他向记者展示声纹频谱图——环境音在图上是色泽较暗的底色,鸟鸣声则是亮眼的橙黄色。识别出来的每种鸟,都拥有各自的声音频谱图,棕头鸦雀的叫声短促而明亮,形状像一个个小小的纺锤;中华攀雀有着独特的尾音,拖成一道长线……

“顺风耳”还一直处于学习状态。对于那些数据库中没有收录的鸟鸣声,系统接收到之后,会储存在一个单独的电子文件夹里,相关部门会请专家对声音进行人工识别,确认鸟鸣的具体类别后输入到系统中,让“顺风耳”越用越灵。

全市已布设近50套

大运河森林公园每天什么时候鸟叫声最丰富?点开监测记录一望即知。“就拿6月15日这天来说吧,清晨4点到8点记录到的声音最多,其次是下午4点到7点。”林聪田介绍,过去3个多月,这套智能监测设备已经积累了13.7万条鸟类声音数据,其中3月29日记录的最多,总共有7400多条。

“24小时不间断记录得到的数据,能够帮助人们更好地了解动物活动规律。”胡严说,比如早晨和下午傍晚时分监测记录到的鸟鸣声较多,那么在公园或林场制定生物多样性保护决策时,就可以根据监测结果在特定时段对特定区域的人类活动进行控制,减少对鸟类活动的干扰;另外,以监测结果作为数据支撑,还可以在公园内规划建设河心岛、湖心岛、保育小区等留白地,让动植物自然生长,更好地促进生物多样性修复。

放眼全市,与大运河森林公园相似的“顺风耳”鸟类声纹智能监测设备已经有将近50套,全部由林聪田所在的技术团队负责运营维护。它们分布在温榆河公园、不老屯、雾灵山、十三陵水库、翠湖、永定河等地,目前已经积累了超过300万条鸟类声音数据。

“我们还要对这套系统进行持续升级,扩大识别类型,监测从鸟类逐步扩展到蟋蟀等鸣虫、青蛙等两栖类和兽类,以覆盖更多物种。”林聪田相信,有科技设备助力,会发现更多“神奇动物”。

来源:北京日报 记者 :陈强

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