یادگیری ماشینی ارتعاشات بندپایان را رمزگشایی کرد

کشف رویکرد علمی جدید برای نظارت بر رفتار عنکبوتیان می تواند به پویایی اجتماعی و همچنین سلامت زیستگاه آن ها کمک کند.

خبرگزاری علم و فناوری EDHA، بندپایان از پاهای فانتزی خود برای کارهای مختلف، از جمله شکار کردن، استفاده می کنند ولی به دلیل حساسیت بسیار زیاد این اندام ها در تیره عنکبوتیان و نیز هزینه بسیار بالای ابزارهای سنجش، مطالعه ارتعاشات آن ها برای محققان بسیار دشوار و پرچالش بوده است. در گزارش پیش رو که برگرفته از پایگاه اینترنتی پاپیولار ساینس است با روش جدیدی آشنا می شوید که با استفاده از یادگیری ماشینی ارتعاشات عنکبوتیان را ثبت و ضبط کرده است.

کشف روش جدید برای ضبط ارتعاش

اخیراً یک دانشجوی آمریکایی به نام نوری چوی (Noori Choi’) که در مقطع دکتری در دانشگاه لینکلن تحصیل می کند با استفاده از هوش مصنوعی سیستم جدیدی را توسعه داده است که مجموعه ای از میکروفن های تماسی کوچک و ارزان را با یک برنامه یادگیری ماشینیِ پردازش صدا ترکیب میکند تا حرکات عنکبوت ها را در زیرلایه های جنگلی رصد کند. 
این دانشجوی آمریکایی برای پیشبرد پروژه خود دو ماه گرم تابستان را در جنگل های شمال می سی سی پی گذراند و 25 میکروفون و تَله را در بخش هایی به وسعت 1000 فوت مربع در کف جنگل قرار داد تا سیستم جدید خود را آزمایش کند. این سیستم توانست ارتعاشات سه گونه از عنکبوت های گرُگی را تشخیص دهد.

گردآوری داده و تفکیک صدا ها

سیستم مورد اشاره 39 هزار ساعت داده شامل بیش از 170 هزار سری ارتعاش را جمع آوری کرد اما، همه آن ارتعاشات مربوط به عنکبوت های گرگی نبود. جنگل ها مکان هایی پر سروصدا و مملو از حشرات، پرندگان، خش خش شاخه های درخت، و صدا های ناشی از زندگی انسان ها مانند موتور های هواپیما هستند. این امواج صوتی نیز به عنوان ارتعاش در زمین جذب می شوند و باید از اهداف بررسی دانشمندانی باشند که درباره تیره عنکبوتیان تحقیق می کنند.

فیلتر کردن صدا های مزاحم

به گفتۀ نوری چوی فضای سیگنال دهی شلوغ تر از حد انتظارش بوده است، زیرا شامل ارتعاشات هوا و زیرلایه ها هم در آن دخیل هستند. برای حل این مشکل، چوی یک برنامه یادگیری ماشینی طراحی کرد که میتوانست صدا های ناخواسته را فیلتر کند و در عین حال ارتعاشات سه گونه عنکبوت گرگی را جدا کند. تجزیه و تحلیل یافته های این دانشجوی آمریکایی، دیدگاه ها جدید و جذابی را در مورد رفتار های عنکبوتیان به همراه داشت، به ویژه همپوشانی فرکانس صوتی، زمان و فضای سیگنال دهی بین گونه های خواهر و برادر.

چگونگی سیگنال دهی عنکبوتیان
چوی تشخیص داد که هر دو گونه عنکبوت گرگی معمولاً سیگنال دهی خود را به زمانی که بالای بستر برگ ها هستند، محدود می کنند. او گفت: آن ها ممکن است گزینه های محدودی برای انتخاب داشته باشند، زیرا اگر بخواهند در مکان های مختلف، روی بستر های مختلف سیگنال دهند، ممکن است کل ارتباط را مختل کنند و به اهدافی، چون جفت گیری نرسند. این مطالعه همچنین نشان داد که گونه عنکبوت های گرگی روش های ارتباطی خود را بسته به میزان شلوغی در هر زمان و اینکه شلوغی ناشی از چیست، تطبیق می دهند.

روش جدید چوی می تواند امکان نظارت غیرتهاجمی، دقیق و بسیار موثر بر جمعیت عنکبوت ها را فراهم کند و به حفظ حرکات روزانه عنکبوت ها و نظارت بر تغییرات بندپایان، که برای عملکرد اکوسیستم مهم هستند، کمک کند.