Как петербуржец придумал приложение, которое с помощью нейронных сетей распознает пение соловья, дрозда и других птиц

Петербургский орнитолог Олег Кенунен создал приложение, которое при помощи нейронных сетей распознает птиц по их пению. Пока в базе 20 голосов: среди них, например, соловей, дрозд и зяблик.

Как нейронная сеть отличает синицу от вороны, после каких доработок «Shazam для птиц» может стать доступен для всех и чем работа с птичьими голосами похожа на изучение иностранного языка? Кенунен рассказал «Бумаге», как разрабатывал сервис и что с ним будет.

Олег Кенунен

Разработчик приложения

Я орнитолог по образованию. Раньше я пробовал обрабатывать изображения, анализировал картинки, делал всякие эксперименты с нейронными сетями. Потом отложил это дело на довольно длительный срок. Недавно пошел на переквалификацию на матмехе, где мне надо было написать дипломную работу. Я решил, что [распознавание птичьих голосов с помощью нейросетей] это интересная тема. Тем более, моя магистерская работа была связана с голосами птиц, поэтому я выбрал такую смежную область.

Занимался приложением я где-то с середины лета. В первую очередь мне было самому интересно посмотреть, насколько это вообще реально и выполнимо. Мне было важно проверить саму идею и создать платформу, которую можно дорабатывать. То, что есть сейчас, это ни в коему случае не продакшн — это демо-версия.

Приложение состоит из нескольких компонентов: это серверная часть и клиентская. Серверная часть получает файл, анализирует при помощи нейронной сети и отправляет ответ обратно клиенту.

Демонстрация работы приложения

Можно сказать, что приложение напоминает Shazam, только Shazam не совсем так устроен: он определяет сходство с теми записями, которые есть в базе. Кроме этого, речь о музыкальных файлах, то есть записях, сделанных в студии. А тут очень большая изменчивость голосов внутри одного вида. Птицы же друг друга узнают — как мы друг друга узнаем по голосу.

Нейронная сеть — это черный ящик. На вход подается много образцов, а дальше идет поиск каких-то скрытых закономерностей. Возможно, люди [у себя в голове] это делают по другим параметрам. В отличие от классических методов анализа, где изучаются частота, амплитуда, тембр, гармоника, здесь это происходит невидимо для человека, не формализовано. Определить, по каким параметрам [нейронная сеть разделяет птичьи голоса], теоретически можно, но для этого надо препарировать то, что там происходит.

Соловей

Результат зависит от обучающей выборки. Я взял [файлы с голосами птиц] из открытых источников, которые разрешены для академической работы, потому что мне столько было бы не записать. Преимущественно c сайта Xeno-canto — это сообщество любителей, которые загружают туда записи. Там голоса по большей части правильно определены, но есть проблема с качеством записей: они не очень чистые, и нейронная сеть в них путается. Так что их нужно отбирать. Поэтому я пока опробовал [приложение] на местных видах, которые я сам могу четко отличить и сам в них не запутаюсь.

Стандартный метод тестирования нейросети такой: есть выборка, на которой происходит обучение, и еще маленькая тестовая выборка, на которой проверяется правильно или нет [работает сеть] — у меня в нее было внесено 10 % всего [объема данных]. Тестовую выборку во время обучения нейронная сеть не видит, поэтому по ней можно более или менее адекватно сказать, насколько верный результат получается.

Пока в приложении голоса 20 видов. Наверное, в ближайших планах у меня даже не увеличить количество птиц, а доработать архитектуру нейронной сети. Потому что подбор архитектуры самой сети тоже делается методом тыка: подбираешь разные варианты и смотришь, какой даст лучший результат на тестовой выборке. Я попробовал несколько десятков вариантов.

Потом стоит сделать возможность авторизации пользователя и попробовать уже альфа-версию с несколькими тестерами. Сейчас у меня еще нет базы данных пользователей, поэтому пока что я могу использовать приложение только для себя. Но если всё будет хорошо, она появится.

Зяблик

Аналоги мне неизвестны. На Google Play есть одно похожее приложение, но, по всей видимости, оно не использует нейронные сети. Помимо этого есть около полутора десятков научных статей о возможности распознавания голосов птиц с помощью нейронных сетей. Эти статьи, наверное, показывают даже лучшие результаты, чем у меня, но они носят академический характер — это не рабочие приложения. Кроме того, лаборатория орнитологии Корнеллского университета в Америке, у которой самая большая в мире фонотека, выпустила приложение для определения птиц — но по фотографиям.

В целом [научиться распознавать голоса птиц на слух] можно, но надо тренироваться. Желательно найти человека, который в этом разбирается, и с ним походить по лесу, чтобы он при этом спрашивал и проверял. Мне кажется, это самый эффективный способ. Можно ли этому обучиться по фонотекам — я не уверен. Это как с изучением языка: можно попробовать учить их по сериалам, но лучше найти учителя.

Проще всего отличить голоса синиц, зябликов — самых фоновых видов, которые есть в любом парке. Или, например, все определят ворону. Это те виды, с которыми люди много встречаются и часто слышат.

Если вы нашли опечатку, пожалуйста, сообщите нам. Выделите текст с ошибкой и нажмите появившуюся кнопку.
Читайте еще
Как снизить число жертв ЧП и терактов, изучая пчел и муравьев. Рассказывает информатик Илья Викснин
Это петербургский робот Сэлдон: он играет на гитаре и знает бюджет Ленобласти. Кто его создал и почему он так вызывающе выглядит 🤖
Как петербуржцы создали язык программирования Kotlin и почему его теперь используют Android и Google
Четвертая волна коронавируса
Вероятно, в Петербурге началась четвертая волна COVID-19. Показатели растут, власти разворачивают койки, а медики жалуются еще и на пневмонии и ОРВИ
Роспотребнадзор: в 36 регионах России интенсивно растет заболеваемость коронавирусом. Согласно аналитике, в Петербурге — на 17 % за неделю
The Bell: режиссера Андрея Звягинцева ввели в искусственную кому после перенесенного коронавируса; его состояние улучшается
В Петербурге госпитализировали 349 человек — это рекорд за полтора месяца. За неделю заболело почти 700 детей
В Петербурге уже две недели растут показатели заболеваемости и госпитализаций с COVID-19 — но до уровня третьей волны еще далеко
Как меняется Петербург
«Дом книги» может съехать из дома Зингера на Невском проспекте. Книжный магазин выселяет собственник, пишет «РБК»
Что собираются реализовать в Петербурге по проекту «Твой бюджет»? Вот 12 инициатив, за которые можно проголосовать
Жители Коломны второй день приносят на избирательные участки кофе и домашнюю еду. Как проходит акция «Сытый наблюдатель»
Как в Петербурге открывались креативные пространства и почему сейчас они появляются всё реже. Главное из доклада о новой культурной географии
На месте заброшенного Невского рынка могут построить мост. Окончательное решение пока не принято
Выборы-2021
ЦИК потребовала отменить итоги голосования на выборах в ряде избирательных участков Петербурга и обратилась в СК и Генпрокуратуру
Московские оппозиционные кандидаты в депутаты анонсировали общероссийскую акцию протеста против итогов выборов
Комиссия по этике СПбГУ осудила действия студента-политолога, предлагавшего за деньги участвовать в фальсификации выборов
Кто эти люди? Рассказываем главное про депутатов нового созыва Заксобрания
Александр Шишлов покинет пост уполномоченного по правам человека в Петербурге
Вакцинация от коронавируса
Вероятно, в Петербурге началась четвертая волна COVID-19. Показатели растут, власти разворачивают койки, а медики жалуются еще и на пневмонии и ОРВИ
Производство «КовиВака» приостановили из-за модернизации оборудования, сообщил «Коммерсантъ». Разработчик говорит, что работы уже завершены
Роспотребнадзор: в 36 регионах России интенсивно растет заболеваемость коронавирусом. Согласно аналитике, в Петербурге — на 17 % за неделю
Женщина приставала к пассажирам петербургского метро с вопросом о вакцинации. Всех привитых она назвала «дураками»
Блогера из Петербурга будут судить за видео с фейками о коронавирусе. Он утверждал, что применение вакцины приводит к смерти
Коллеги «Бумаги»
Кто реально победил на выборах в Госдуму? В чем не правы противники «Умного голосования»? Как были устроены фальсификации?
Как протест против ввоза мусора из Москвы пробудил в ярославцах интерес к экологическим проблемам
Как «Независимая ассоциация врачей» отговаривает россиян прививаться
Гид по пригородам Петербурга
Прогулки с видом на реку, 100-летняя ГЭС и краеведческий музей в доме инженера — приезжайте в Волхов
В Петяярви — маршрут для долгой бодрой прогулки и идеальные места для пикников. Осмотрите заброшенную финскую ГЭС с водопадом и лесные озера
В Гатчине — не только дворец и парки. Осмотрите замок мальтийских рыцарей, деревянную дачу с башней и старинную слободу, где жили егеря
В Орехове — самая высокая точка Карельского перешейка, заказник с дикими зверьми и озера. Летом в полях цветет рапс и пасутся лошади
В Лебяжьем — «кладбище поездов», столетние дома и военные форты. Прогуляйтесь по местам писателя Бианки и останьтесь до вечера, чтобы увидеть закат над заливом
Подкасты «Бумаги»
Вместе со школы❤️ Выпуск про первые отношения и неловкие романы
«Твой умный кореш»: слушайте подкаст «Бумаги» — с историями про безумный автостоп, жизнь с пятью детьми и отказ от алкоголя
Как создать идеального робота и не породить корпорацию зла? Придумываем правила для искусственного интеллекта в первом видеовыпуске подкаста Science Bar Hopping!
Безумный автостоп по Балканам и Дагестану — обсуждаем вдохновляющие и опасные истории о путешествиях в одиночку 😎
Зачем общаться с хейтерами и что делать, если вам пишут тысячи оскорблений в соцсетях? В подкасте «Все мы медиа» говорим про хейтерские атаки 😡
К сожалению, мы не поддерживаем Internet Explorer. Читайте наши материалы с помощью других браузеров, например, Mozilla Firefox или Chrome.