Aplikace strojového rozpoznání hlasů živočichů v biologickém výzkumu a ochraně přírody

Abstract

In recent decades, there has been a sharp decline in biodiversity. The main cause of these changes is human activity, often linked to technological development. However, technology can also be used to repair the damage caused by humans. Rapid technological progress has expanded the possibilities for mapping and researching the biology of species, including the recording and analysis of acoustic signals produced by animals - bioacoustics. Bioacoustic research can now make use of fully autonomous recording devices, which are often complemented by machine learning models for species recognition. It is precisely these models and their use in biological research and nature conservation that this thesis focuses on. The thesis introduces the most commonly used models for the machine recognition of species based on their vocalizations, presenting both their applications and the potential limitations that hinder their wider adoption. These models (e.g., BirdNET, Merlin Bird ID) can be used in research focused on individual species, as well as for detecting all species present at a study site, or for tracking their circannual and circadian activity. Machine recognition models can also be applied, for example, to monitoring invasions, tracking temporal and spatial changes in populations, studying animal...

V posledních desetiletích došlo k prudkému poklesu biodiverzity. Hlavní příčinou těchto změn je lidská činnost, často spojená s technologickým rozvojem. Pomocí těchto technologií lze však také škody napáchané člověkem napravit. Rychlý technologický rozvoj rozšířil i možnosti mapování a výzkumu biologie druhů včetně záznamu a analýzy akustických projevů živočichů - bioakustiky. V současnosti je možné v bioakustickém výzkumu využívat plně autonomní nahrávací zařízení, která jsou navíc často doplněná o modely strojového rozpoznání druhů. Právě na tyto modely a jejich využití v biologickém výzkumu a ochraně přírody je zaměřena tato práce. V práci jsou představeny nejčastěji používané modely pro strojové rozpoznávání druhů na základě jejich vokalizace a vedle jejich využití i případné limitace, které brání jejich širšímu uplatnění. Tyto modely (např. BirdNET, Merlin Bird ID) lze využít ve výzkumech zaměřených na jednotlivé druhy, ale i pro detekci všech přítomných druhů na zkoumané lokalitě, případně pro sledování jejich cirkanuální a cirkadiální aktivity. Modely strojového rozpoznávání lze též využít např. k monitoringu invazí, sledování časových a prostorových změn populací, chování živočichů, ale i k jejich ochraně a díky kompatibilitě s mobilními telefony je využít i v projektech občanské vědy....