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 Ctrl + Enter.
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
Третья волна коронавируса
Как растет число заболевших и умерших из-за коронавируса в Петербурге — показываем на графиках
Власти Петербурга: смертей среди привитых, заболевших коронавирусом, «ничтожно мало» по сравнению с числом выздоровевших благодаря вакцине
День ВДВ в Петербурге пройдет без массовых мероприятий из-за ограничений против коронавируса
Что известно о смертях петербуржцев, привитых от коронавируса. У них были другие тяжелые заболевания, но заявление властей всё равно вызвало ажиотаж у противников вакцин
VK Fest перенесли на 2022 год из-за продления ограничений против коронавируса. Фестиваль должен был пройти в конце августа
Лето в Петербурге
В Петербурге плыли, бежали и ехали на велосипедах сотню километров без передышки. Посмотрите, как в России впервые прошли соревнования Ironman 🥇
История не для арахнофобов. В ЖК «Я — Романтик» нашествие пауков — узнали, почему так и каково жить с ними по соседству 🕸
Роспотребнадзор наконец-то нашел петербургское озеро, в котором можно купаться! Оно находится в Озерках
Дорогу в Приморском районе затопило — а петербуржец как раз захватил доску для сап-серфинга. Угадайте, что было дальше 🏄‍♂️
Петербург снова в воде. После ливня затоплены улицы, железнодорожная станция и жилой дом
Вакцинация от коронавируса
Петербург получил крупную партию вакцины «Спутник Лайт». Уже более миллиона горожан прошли полный цикл вакцинации
Где привиться или ревакцинироваться «Спутником Лайт» в Петербурге? Список поликлиник и частных клиник
Власти Петербурга: смертей среди привитых, заболевших коронавирусом, «ничтожно мало» по сравнению с числом выздоровевших благодаря вакцине
Новые партии «ЭпиВакКороны» и «КовиВака» поступят в Петербург в течение двух недель
Что известно о смертях петербуржцев, привитых от коронавируса. У них были другие тяжелые заболевания, но заявление властей всё равно вызвало ажиотаж у противников вакцин
Коллеги «Бумаги»
Как «Независимая ассоциация врачей» отговаривает россиян прививаться
У противников вакцинации появилось два новых аргумента против прививок
Сам себе телевизор
Гид по пригородам Петербурга
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
В Приморске — старая финская кирха и пирс, на котором испытывают ледоколы. Прогуляйтесь по берегу залива и заказнику с морскими видами
Подкасты «Бумаги»
Что может рассказать геном человека? Слушайте лекцию с фестиваля Science Bar Hopping — о наследственности, генетических тестах и мутациях
В этом подкасте ученые устраивают мозговой штурм — и придумывают, как достичь бессмертия! Среди вариантов — редактирование генома и цифровые двойники
Откуда произошел наш язык и чем схожи русский, английский и санскрит? Александр Пиперски — о том, как говорили древние индоевропейцы
Как работают вакцины против COVID-19 и от чего зависит их эффективность? Слушайте в лекции Ирины Якутенко
«Болезнь не делает из тебя другого человека — она вскрывает то, что уже есть». В подкасте «Волосы отрастут» Ульяна Шкатова рассказывает о лечении меланомы и блоге про рак

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.

К сожалению, мы не поддерживаем Internet Explorer. Читайте наши материалы с помощью других браузеров, например, Mozilla Firefox или Chrome.