Matemaattinen malli paljastaa lintulajin
Tutkija Seppo Fagerlund tekee väitöskirjaa lintulajien automaattisesta tunnistamisesta. Hän rakentaa järjestelmää, jossa linnun laulua kuvaillaan matemaattisten mallien avulla. Ne koostuvat erilaisista tunnusluvuista, esimerkiksi äänen korkeudesta tai ajallisesta kestosta.
– Tärkeintä on löytää ne kriittiset tunnusluvut, joiden kohdalla lajit eroavat toisistaan. Etsimme erilaisia metodeja ja mittoja äänen kuvailemiseen ja valitsemme niistä ne, jotka ovat erilaisia eri lajeilla, kertoo akustiikan professori Unto K. Laine.
Järjestelmää varten on kerätty tietokanta, jossa on valikoima näytteitä eri lintulajien äänistä. Koossa on tällä hetkellä kattavat aineistot 20–30 tyypillisimmästä suomalaisesta lintulajista. Yhteensä äänitteitä on 289 eri lajista.
Tuntemattomasta laulunpätkästä tehdään matemaattinen malli, jota verrataan tietokantaan jo tallennettuihin malleihin. Jos vastapari löytyy, lintulaji on tunnistettu onnistuneesti. Tavoitteena on, että valmiissa järjestelmässä tämä tapahtuisi täysin automaattisesti.
Lintubongausta älypuhelimella?
Järjestelmää voi kehittää älypuhelinsovellukseksi asti. Fagerlund toivoo, että tulevaisuudessa luonnon ystävä tunnistaa kesämökillä kujertavan linnun helposti puhelimen avulla.
– Matka valmiiseen palveluun on kuitenkin pitkä. Haastetta tuottaa esimerkiksi se, miten puhelimen mikrofonit onnistuvat sieppaamaan linnunlaulun puun latvasta asti, Fagerlund kertoo.
Apuväline biologeille lintujen seurantaan
Järjestelmän avulla yksittäisestä äänitteestä voi erottaa useita eri lintulajeja. Näin tiedetään, mitä eri lintulajeja vaikkapa tietyllä metsäaukiolla vierailee. Toisaalta yksittäisen lintulajin laulua voi etsiä eri nauhoitteista sen selvittämiseksi, millä äänityspaikoilla kyseistä lajia esiintyy.
– Jos lintujen määrä vähenee, se voi olla signaali jostain ympäristöongelmasta kuten saastuneesta vesistöstä. Kun ongelmat havaitaan mahdollisimman aikaisin, voidaan ryhtyä toimenpiteisiin uhanalaisten lajien suojelemiseksi. Yksi järjestelmän tärkeistä tavoitteista onkin luonnon monimuotoisuudesta huolehtiminen, Fagerlund kertoo.
Linnut laulavat eri murteilla
Lintulajien tunnistaminen ei ole aivan helppoa, sillä kunkin lajin edustajilla on hyvin laaja repertuaari eri tilanteisiin kuuluvia äännähdyksiä. Yksilöidenkin välillä on eroa: kaksi koirasta saattaa esimerkiksi alkaa varioida soidinlauluaan kilpaillessaan naaraan huomiosta. Se koiras, jolla riittää keuhkoja monimutkaisimpaan ja pisimpään sävelmään, on houkuttelevin kosija.
Myös alueellisia eroja esiintyy.
– Linnuillakin on murteita! Saman lajin edustajat laulavat Turussa eri tavalla kuin Joensuussa. Voi olla, että elinympäristö vaikuttaa lauluun tai sitten eri alueiden lintukannat ovat eriytymässä omiksi alalajeikseen, Laine spekuloi.
Linnut ymmärtävät toisiaan variaatioista huolimatta. Ei ole ihan mahdotonta, että myös me ihmiset oppisimme ymmärtämään lintujen viestintää.
– Unelmani olisi laatia lintujen kielioppi tai laulukirja, jonka avulla voisimme tunnistaa ja matkia lintujen eri viestejä. Periaatteessa se voisi onnistua keräämällä ja luokittelemalla riittävästi tilastollista aineistoa lintujen eri äänistä ja analysoimalla laulujen rakenteita, Laine haaveilee.
Teksti: Anni Aarinen. Lintukuvat: Djadja-P / imagepark.biz. Metsäkuva: Seppo Fagerlund.
Lue lisää:
- Linnunlaulua tutkivan Avesound-projektin julkaisut ja esiintymiset mediassa
|
Signaalinkäsittely bioakustiikan apuvälineenä Bioakustiikka tutkii eri eläinlajien ääneen perustuvaa kommunikaatiota. Viimeisen kymmenen vuoden äänenkäsittelytekniikka on kehittynyt huimasti, mikä on vauhdittanut alan tutkimusta. Signaalinkäsittelijät laativat menetelmiä ja tekniikoita äänten luokitteluun. Signaalinkäsittelyn rooli bioakustiikassa on kehittää menetelmiä, joilla äänitteiden taustakohinaa ja muita häiriöitä vaimennetaan ja joilla äänilähteitä voidaan erottaa ja tunnistaa.
Äänityslaite odottaa metsojen saapumista soidinpaikalle kevättalvella Nuuksion kansallispuistossa Espoossa. |
