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DAY 10
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Cloud Native Startups:一個簡單的垃圾分類器與計算平台系列 第 10

[Day 10] 計算生態學 (Environmental Acoustics and Soundscape Ecology)

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昨天我們談到海岸特殊地形中的垃圾很難辨識與分類甚至估量,於是有一個提案是「聲波」探測的方式。這是一個在環境科學中已經被大量運用的基本技術,我們今天就來好好地一探究竟。

一般收錄水下聲景時,協助檢測的船隻若能熄火最好,可避免噪音干擾。最近人工智慧發展到給它一點點訊號作為輸入,就可學習畫出完成度很高、適合人理解的畫作,這一點可以再應用到我們「電力訊號圖學」、「聲音訊號圖學」等的研究上展示,有機會的話會在軟體循環經濟開一章說明。

環境聲學


透過一小段的環境聲音,我們可以辨識出降雨、風吹等天氣事件;從野生動物的錄音片段可以判斷哪些動物在鳴唱;從人為噪音的強弱,可以調查人為活動的頻度,探討開發行為對生態的影響

關於水下聲景,例如:

關於陸上聲景,例如:

環境聲學實務


  • 以實務目標發展環境聲學。
  • 以資料集取代長期不中斷的監控。
  • 以邊緣運算取代雲端集中運算 (例如聲景訊息擷取之邊緣運算,聲音圖學、聲音分類、聲音聚類、多樣性動態分析/再視覺化)。
  • 利用自主學習算法,將輸入資料拆解為兩類:一類具有日夜週期性的動物合唱,一類則為不具穩定週期性的環境噪音與人為噪音。(可參考這篇 論文)

環境聲學與智慧牧場


生物聲音 (biophony) 一詞,指的是聲景中有關生物的生命現象:營養、運動、感應、生殖等相關行為所產生的聲音及訊息。一般的生物聲學研究都集中在鳥類和蛙類,安教授個人認為研究「昆蟲聲學」比較有經濟價值,例如:

  • 蟋蟀右翅在上,翅閉合時摩擦產生聲音。
  • 螽斯右翅在上,翅閉合時摩擦產生聲音。
  • 蟋蟀棲所常在人類活動密集場所,易受人為噪音干擾。
  • 昆蟲有意義的聲音行為,通常是為了「交配」或「恫嚇警戒」,這兩者都與生產力有關。
  • 蟋蟀還是自然界的溫度計,源於冷血動物其新陳代謝率受周遭溫度影響,氣溫上升時,蟋蟀便也叫得快,這裡有一個公式:1897 年物理學教授鐸貝爾 (Dolbear) 依據觀察雪白樹蟋蟀導出計算公式 T=50+[(N-40)/4],「T」為華氏溫度;「N」是每分鐘發聲次數 (其他昆蟲各自有一套計算公式)。

類比於「機器視覺」,我們也希望發展實用的「機器聲覺」用在智慧牧場中。


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