Можна прочитати за 4 хвилини
Як музика спонукала Даніеля Де Леона вивчати штучний інтелект, щоб досліджувати підводний світ
Вступаючи до муніципального коледжу, Даніель не знав, що таке інженерія. А тепер він робить прориви, використовуючи штучний інтелект для відстеження китів, яким загрожує зникнення.
Коли мати Даніеля Де Леона, Бетті, уперше зустріла його батька, Нарцисо, під час організованої церквою поїздки в Сан-Блас, що в Мексиці, вона не розмовляла іспанською, а він не знав англійської, тому вони спілкувалися по-іншому – за допомогою музики.
Не дивно, що Даніель, тепер 24-річний студент Каліфорнійського політехнічного державного університету, сам виріс із музичним слухом. Батьки Даніеля створили традиційне мексиканське тріо під назвою Trio Guadalupano, і їхні щотижневі репетиції та виступи на місцевих кінсеаньєрах, хрестинах і вечірках сформували саундтрек його дитинства.
На уроці фізики я дізнався, як звукові хвилі доносяться до наших вух. Це було карколомно. Ці хвилі створюють емоції, які роблять нас щасливими й бадьорять.
Даніель Де Леон
Коли Даніель вивчав фізику в коледжі, любов до музики переросла в захоплення акустикою як науковою дисципліною. Завдяки поєднанню музичного досвіду з новонабутими знаннями з акустики він потрапив на престижне стажування в Дослідницький інститут океанаріуму затоки Монтерей (MBARI), де допомагав науковцям Данелл Клайн і Джону Раяну вивчати океан, прослуховуючи голоси китів.
Кити спілкуються за допомогою звуків, щоб зрозуміти один одного, – зовсім як мої батьки, коли вони познайомилися. Я згадав їхні розповіді про той період, а також про те, наскільки важливою в їхньому житті була музика.
Даніель ДеЛеон
Відстежуючи голоси зникаючих синіх китів і фінвалів, а також те, як змінюються шляхи їхньої міграції, учені можуть багато дізнатися про ширші наслідки впливу людини на морську фауну. Враховуючи пристрасть Даніеля до музики, Джон і Данелл вирішили, що він буде не проти провести літо, слухаючи звуки океану через інститутський гідрофон – підводний мікрофон, розташований на глибині 900 метрів. Але завдання, яке стояло перед Даніелем, було трохи складнішим, ніж просто слухати.
Океан покриває 70% поверхні Землі. Його глибина величезна. Уже на 23 м від поверхні вода поглинає 99% світла, тоді як звукові хвилі можуть поширюватися на тисячі кілометрів. Саме тому звук відіграє в житті морських ссавців таку важливу роль. Достатньо лише прислухатися, щоб дізнатися чимало про їхнє життя.
Джон Раян, біолог-океанолог
Якщо цілодобово записувати звуки в океані за допомогою гідрофона, даних стає надто багато. Їх вичерпний аналіз займе століття. Завдяки TensorFlow, інструменту штучного інтелекту з відкритим кодом від Google, Даніель зміг виконати нудний синтаксичний аналіз аудіофайлів і ідентифікувати звуки китів за лічені дні.
До стажування Даніель не мав досвіду роботи з TensorFlow, але добре знався на математиці. По суті, математика лежить в основі штучного інтелекту: це набір алгоритмів, який дає змогу аналізувати дані й виявляти закономірності.
Синій кит і фінвал належать до тварин із найгучнішими голосами на Землі. Їхні низькочастотні сигнали долають величезні відстані, що значно спрощує роботу вчених. Гідрофон MBARI розпізнає звуки, які видають кити, на відстані до 500 км.
Звукові хвилі, записані за допомогою гідрофона, перетворюються на спектрограму – зображення, де показано, як амплітуда звукової хвилі змінюється із часом. Даніель завантажує спектрограми в TensorFlow, щоб навчити цю систему розпізнавати сигнали фінвала й синього кита. Подібно до дресирування тварини, навчання моделей штучного інтелекту полягає в багаторазовому повторенні вивченого. Що більше прикладів Даніель завантажує в TensorFlow, то точніше працює ця система. Загалом вона вивчила 18 000 сигналів, які видають кити.
Штучний інтелект допомагає комп’ютеру виявляти закономірності.
Даніель ДеЛеон
Згодом Даніель навчив систему TensorFlow розпізнавати сигнали, які видають кити, з точністю 98,05%. Вона відрізняє фінвала від синього кита й допомагає уточнювати дані про час, гучність і тривалість кожного сигналу.
Синій кит
Фінвал
Ми досягли вкрай важливого етапу в дослідженні океану. Це також дуже цікавий час для штучного інтелекту, адже ми нарешті починаємо вирішувати проблеми, які ще навіть п’ять років тому були нам не під силу.
Данелл Клайн, старша інженерка-програмістка
Дослідження Даніеля із застосуванням ШІ допомогло Джону й Данелл створити основу для автоматичного виявлення та класифікації голосів китів. Тепер вони можуть присвячувати більше часу важливішим питанням, наприклад тому, як змінюються прадавні шляхи міграції цих гігантських створінь і як діяльність людини над водою впливає на підводне життя – від шумового забруднення до зміни клімату.
Я ніколи не думав бути вченим. Я не вважав, що здатний на це. Моя цікавість до світу, до Всесвіту загалом, спонукала мене спробувати.
Даніель ДеЛеон
Перегляньте відео про подорож Деніела нижче.
