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.

Вся лента

все новости
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
Зима в Петербурге
Прошедший февраль стал самым холодным в Петербурге с 2012 года. Зато солнца было больше, чем за декабрь и январь вместе взятые 🥶🌞❄
Петербургские водители массово жалуются на ямы. В Смольном объяснили, почему дороги пришли в негодность
Вода Адмиралтейского и других каналов окрасилась в ярко-желтый цвет. Горожане называют водоемы «горчичными» и сравнивают с Хуанхэ
Петербуржцы массово жалуются на ямы, которые стали заметны на дорогах после оттепели
Жители Центрального района жалуются на склад снега на Орловской — улицу затопило, людям мешает спать шум техники
Вакцинация от коронавируса
Петербург вышел на «высокое плато» по коронавирусу, говорят власти. Темпы вакцинации снижаются
Нынешний объем вакцинации в Петербурге не позволяет рассчитывать на коллективный иммунитет, заявили в Смольном
Можно ли повторно вакцинироваться от коронавируса, если в первый раз не образовались антитела? Отвечает комздрав
Основной объем вакцинации в России должны завершить к осени. В Петербурге две прививки сделали менее 2 % от реального населения
В Петербурге прививку от коронавируса теперь можно сделать в восьми торговых центрах
Коллеги «Бумаги»
Анастасия Пустовойтова — самая известная женщина-арбитр в российском футболе
Разговор инвалида по зрению с задержавшими его полицейскими
Что россияне думают о фильме «Дворец для Путина»
Чьи агенты? Документальный фильм «7х7»
Протесты в Петербурге 2021
Петербургским школьникам раздают памятки о последствиях участия в несанкционированных митингах
Эксперты представили доклад о свободе интернета в России в 2020-м. Петербург снова попал в «красную зону»
Петербургское управление МВД не усмотрело нарушений при задержаниях журналистов на январских акциях протеста
Запрет на проведение протестных акций нельзя отменить, так как требование использовать СИЗ противоречит закону о митингах, заявил Беглов
В центре Петербурга заметили автомобили Росгвардии, у «Горьковской» установили заборы
Подкасты «Бумаги»
«Партнерство — это свобода выбора». Чайлдфри, синглы и многодетные родители рассуждают о семье, отношениях и стереотипах о браке
«Разучиться летать в космос — это реально». Говорим про будущее лунных миссий, ракеты и космический мусор
«Моя семья пережила одну из самых страшных катастроф XX века». Сотрудники «Бумаги» рассказывают истории родственников, прошедших блокаду
«Человечество — как оркестр: в нем нужны разные инструменты». Как люди с психиатрическим диагнозом публично говорят о жизни с расстройствами
Слушайте семь подкастов «Бумаги» за 2020 год. В них говорим о дружбе, ЛГБТ, путешествиях по России и медицине
Утрата памятников архитектуры
Администрация Ленобласти через суд изъяла у собственника разрушенный дом Говинга. Теперь власти смогут его отреставрировать
История дачи Громова в Лопухинском саду — от купеческой виллы до ленинградской телестудии. Отрывок из письма «Бумаги»
«Меня привлекает обшарпанность города». Как художница создает конструкторы в виде петербургских дворов — с гаражами, деревьями и надписями на стенах
У апостола на фасаде казачьего собора оторвали руку — возможно, во время митинга. Возбуждено уголовное дело
Суд отказался отзывать разрешение на перестройку дома Басевича. Активисты считают, что иск подал человек, связанный с застройщиком

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.