עמותת Deep Voice הישראלית מפתחת מודלים אקוסטיים לזיהוי קולות יונקים ימיים; מענק WILDLABS יאפשר פלטפורמה מקוונת לשימור ושיקום אוכלוסיות בסיכון
מאת יעקב גולדברג, זווית – סוכנות ידיעות למדע ולסביבה
האם שירת הלווייתן תעזור להציל אותו מהכחדה? ה"שירה" של הלווייתן מתייחסת לאוסף הקולות הגרוניים שלווייתנים מפיקים בשביל התקשורת ביניהם. מעבר להתפעלות שלנו מהצלילים הארוכים והנמוכים, שעשויים להזכיר שירה אנושית, הכרה לעומק של קולותיהם של לווייתנים ויונקים ימיים אחרים משמשת אותנו יותר ויותר כאסטרטגיית שימור.
יונקים ימיים תלויים בצלילים לצורך תקשורת והתמצאות במידה רבה יותר מאשר קרוביהם היבשתיים, משום שמתחת לפני המים קשה יותר לראות, וגם יעילות חוש הריח מצטמצמת. בשנים האחרונות, ככל שיכולות הבינה המלאכותית (AI) מתפתחות, כך גוברת גם היכולת לזהות ולסווג את מגוון הקולות שהם מפיקים. הטכנולוגיה אף עוזרת להבחין בין מינים קרובים עם קולות דומים אך שונים, מה שמאפשר בין היתר לזהות מינים בסכנת הכחדה, שהיה לנו קשה לאתר עד כה בשל דמיון חזותי למינים אחרים.
למשימה הזו נרתמה עמותה ישראלית בשם Deep Voice, שמסייעת לחוקרים ולארגוני שימור ברחבי העולם לסנן את אינספור ההקלטות הקיימות של יונקים ימיים בעזרת כלי בינה מלאכותית מבוססי אקוסטיקה, וכך לזרז ולייעל את תהליכי השימור והשיקום שלהם. זכייה של העמותה במענק כספי בסך 10,000 דולר מהארגון הבינלאומי WILDLABS, המחבר בין אנשי ונשות מחקר, הנדסה, פיתוח, ביולוגיה וטכנולוגיה מרחבי העולם במטרה לקדם פתרונות חדשניים לאתגרים סביבתיים, תאפשר להם להרחיב את הפעילות ולייצר פלטפורמה מקוונת שתנגיש לחוקרים ולחוקרות את המודלים שפיתחה העמותה, בתקווה לסייע למאמצי השימור הללו ברחבי העולם.
לשחות עם דולפינים
את העמותה הקימו לפני קצת יותר מחמש שנים מיכאל פארן, שמסיים בימים אלו דוקטורט בפיזיקה סטטיסטית, ומשה מיכלאכווילי, חוקר בינה מלאכותית בסטארטאפ שעוסק בדיבוב והמנהל הטכנולוגי (CTO) של העמותה. למעשה, אף אחד מהם הוא לא ביולוג ימי, אבל שילוב של תשוקה ושל ידע מקצועי הוביל אותם לפתח את המודלים שכבר הספיקו לסייע לעשרות חוקרים ברחבי העולם.
"הרקע המשותף שלנו הוא אקוסטיקה, וחיבה בלתי מוסברת לים", אומר פארן. "בשנת 2017, משה ואני שירתנו יחד בחיל האוויר במדור עתודאים שמתעסקים בין היתר באקוסטיקה לשימושים שונים. דיברנו בינינו על המשיכה שלנו לים ועל הרצון לצלול כמה שיותר קרוב ללווייתנים. למשה יש ממש יראת כבוד כלפי הלווייתן. ניסינו ליצור קשר עם מכוני מחקר שונים והצענו להם להצטרף כמומחי אקוסטיקה לקבוצת מחקר שחוקרת אקוסטיקה של לווייתנים, אבל כולם דרשו קביעות של לפחות חצי שנה, וזה לא היה רלוונטי עבורנו כי עוד היינו בשירות קבע".
לאחר שלא מצאו פלטפורמה קיימת מתאימה שבה יוכלו לפתח את המחקר שלהם תוך כדי השירות הצבאי, הם החליטו לקפוץ למים ולהקים בעצמם קבוצת מחקר ישראלית שתחקור יונקים ימיים. "יצרתי קשר עם הביולוג הימי הראשון שהופיע בגוגל – ד"ר עוז גופמן, מנהל פרויקט הדולפינים במכון ללימודי ים באוניברסיטת חיפה״, מספר פראן. ״נפגשנו, ולמרבה ההפתעה – הוא אמר כן. בהמשך גם הוזמנו להתארח במכון מחקר במוזמביק. במהלך השהות שם גם יצא לנו להגשים את החלום המשותף: כדי להקליט את הדולפינים, בילינו איתם ממש בטווח אפס. זה היה אושר בלתי נתפס. בסוף המסע הזה גם הבנו שמעבר להגשמת החלום האישי, יש כאן פוטנציאל לערך שאנחנו יכולים לתרום. אחרי השחרור מהצבא החלטנו להקים את העמותה, בהתחלה בדגש על פיתוח מודלים שישמשו לשימור לווייתנים, ובהמשך הרחבנו אותה גם למינים נוספים".
צוות העמותה מורכב ממומחי בינה מלאכותית, מביולוגים ימיים, מחוקרי ביו-אקוסטיקה (תחום המשלב ביולוגיה ואקוסטיקה) ומצלמים, כולם וכולן מתנדבים ומתנדבות. עד כה, הם הספיקו לעבוד על כעשרה פרויקטים שונים ברחבי העולם. באחד הפרויקטים הגדולים, למשל, עליו הם החלו לעבוד בחודשים האחרונים בשיתוף פעולה עם מִנהל האוקיינוסים והאטמוספרה הלאומי בארצות הברית (NOAA), עומל צוות העמותה לסנן ולבודד את הקלטות הקול של הבָּלֵנָה השְׁחורָה – מין בסכנת הכחדה חמורה שחי באזור החוף המזרחי של ארצות הברית, לצד לווייתנים גדולי-סנפיר – מין נוסף ונפוץ יותר של לווייתנים שניחנים בקול דומה. פרויקט נוסף בארצות הברית שבו הייתה העמותה שותפה נעשה בפלורידה, ובמסגרתו הם נרתמו לסייע במאמצי השימור של אוכלוסיית תחשי נהרות (המכונים גם פרות ים), הנפגעת קשות כתוצאה מפעילות אנושית.
עוד פרויקט שבו השתתפה העמותה נמצא קרוב יותר לבית, ועסק בשימור ובשיקום שוניות האלמוגים במפרץ אילת באמצעות פעולות ניטור אקוסטי, שיכולות לסייע בהערכת המגוון הביולוגי של השוניות. שוניות האלמוגים באילת נחשבות לאחת הסביבות הימיות המגוונות ביותר בעולם מבחינה ביולוגית. כמו שוניות רבות ברחבי העולם, גם השוניות באילת חוו ירידה משמעותית בכמות ובמגוון בעלי החיים בעשורים האחרונים עקב גורמי לחץ שונים, ביניהם זיהום, דיג יתר ועליית טמפרטורת מי הים.
בפרויקט נוסף, שכבר הסתיים, התמקד הצוות באיתור קולות של מין נדיר של דולפינים בדרום אוסטרליה. מדובר במין שהתגלה לפני כ-15 שנה, ונמצא היום בסכנת הכחדה חמורה עם כ-300 פריטים בלבד שנותרו ממנו. במסגרת הפרויקט, ביקשו החוקרים לבחון בין היתר כיצד העלייה בחומציות המים – תוצאה של משבר האקלים שנצפית ברחבי האוקיינוסים, ושיש לה השלכות הרסניות על מערכות ימיות רבות – מובילה לפגיעה בדולפינים.
איך מסננים רעשים בתוך הים?
בשונה מצילום בעומק הים – שכולל לא מעט אתגרים של דיוק בזיהוי – איסוף שיטתי של קולותיהם של בעלי החיים שחיים מתחת לפני המים מאפשר לקבל לא מעט מידע בנוגע למיקומם ברמת דיוק גבוהה. האלגוריתמים שפיתחה העמותה אף מאפשרים להגיע לרמת דיוק גבוהה יותר בהבחנה בין סוגי צלילים שונים שמופקים בהקלטה אחת, וגם לחסוך זמן. קצב הזיהוי האוטומטי עומד על מהירות גבוהה ב-400 אחוז ביחס לזיהוי אנושי, נתון משמעותי מאוד כשמדובר בהקלטות של מאות ואף אלפי שעות.
"בהקלטה, החוקר אוסף מהים המון רעשים טבעיים, ומהם הוא צריך לזקק את הרעשים הספציפיים שהוא מחפש", אומר מיכלאכווילי. "לעבור על שנה של הקלטות דורש זמן לא מבוטל. החוקר דוגם את החומר ומסמן את הקריאות שמעניינות אותו, ואנחנו במודלים שלנו מוצאים את כל אותן הקריאות בכל ההקלטות. אנחנו מזהים במהירות דפוסים של מאות ואלפי דוגמאות של קולות ממגוון מינים, ומבצעים את פעולות הסינון. בשלב הבא, החוקר מנתח את הנתונים שקיבל מאיתנו. מעבר לחיסכון הזמן המשמעותי, בשל רעשי הים השונים כמו ספינות ומכונות אחרות, קולות של לא מעט יונקים ימיים עלולים ללכת לאיבוד. בעזרת הטכנולוגיה שלנו, אנחנו יכולים לאתר גם את הצלילים האלה".
כעת בעמותה מקווים שעם הזכייה במענק, במסגרתו הם נדרשים להעביר את המודלים שלהם לפלטפורמה מקוונת שתהיה נגישה לחוקרים ברחבי העולם, הפרויקט יוכל לייצר אפילו יותר השפעה, ולקדם עוד את השימור והשיקום של אוכלוסיות יונקים ימיים: "מעבר לנגישות המיידית של המודלים שתאפשר לחוקרים לפעול עצמאית, זה גם יהווה פתרון לעומס שלנו, ובתקווה יאפשר לנו להתרחב ולעבוד עם הרבה יותר גופים״, אומר מיכלאכווילי. ״נוסף על כך, ככל שהמאגר יגדל – כך המידע ייעשה יותר ויותר מדויק".
עוד בנושא באתר הידען:
