Sztuczna inteligencja pomaga badać zachowania ptaków

Dzięki sztucznej inteligencji noszony przez ptaka rejestrator nagra tylko rzadkie i interesujące zachowania, oszczędzając energię, gdy nie dzieje się nic ciekawego – informuje pismo „Nexus PNAS”.

.Obserwacja zachowań zwierząt pozwala ujawnić ważne aspekty ich biologii i ekologii, jednak wymaga to wiele czasu i cierpliwości.

Takuya Maekawa i jego współpracownicy z uniwersytetu w Osace starali się zastosować mocowane na ciele zwierząt urządzenia śledzące, aby uchwycić rzadkie zachowania na potrzeby badań. Ponieważ ze względu na ograniczoną pojemność baterii rejestratory wideo przenoszone przez zwierzęta mogą uwiecznić tylko kilka godzin materiału wideo, kluczowym wyzwaniem jest podjęcie decyzji, kiedy nagrywać.

Rzadkie zachowania ptaków

.Japońscy naukowcy stworzyli program sztucznej inteligencji, umożliwiający urządzeniu „uczenie się bez nadzoru”, aby automatycznie wykrywać i rejestrować rzadkie zachowania. Najpierw przeszkolono program w wykrywaniu nietypowych danych z akcelerometru i dotyczących głębokości wody, pochodzących od ptaków morskich, aby automatycznie określić, kiedy ma miejsce nietypowe zachowanie.

.Następnie program wykorzystano do stworzenia usprawnionych detektorów do analizy danych z akcelerometru i dotyczących głębokości wody — które mieszczą się w mikrojednostce sterującej w rejestratorze o ograniczonej pamięci i mocy obliczeniowej.

Detektory włączają kamerę wideo, gdy wystąpi rzadkie zachowanie. Całe urządzenie (bio-logger) zawiera kamerę wideo, trójosiowy czujnik przyspieszenia, moduł GPS, czujnik ciśnienia wody, termometr, magnetometr i iluminometr. I waży tylko 23 gramy. To mniej niż 5 proc. masy ciała burzyka prążkowanego (Calonectris leucomelas), którego życie naukowcy chcieli zbadać.

Co można zbadać?

.W badaniach terenowych przeprowadzonych w 2022 r. autorzy założyli bio-loggery 18 ptakom. Detektory rzadkich zachowań wykorzystujące przyspieszenie zarejestrowały filmy przedstawiające energiczne potrząsanie głową na początku lotu, które – według hipotezy autorów – może służyć do usuwania z gruczołów solnych nosa płynów i innych materiałów zewnętrznych w celu zwiększenia późniejszej wydajności lotu.

Głęboko działające detektory rzadkich zachowań zarejestrowały 50 minut aktywnego połowu ryb, w tym wstępne podglądanie pod wodą przed nurkowaniem, co niezbyt często jest wychwytywane przez kamerę. Zdaniem autorów bio-loggery wyposażone w sztuczną inteligencję można stosować w przypadku różnych gatunków w celu rejestrowania wielu wyjątkowych momentów, w tym rytuałów godowych w głębinach morskich, strategii polowań stosowanych w przypadku rzadkich ofiar oraz przyczyn śmierci dzikich zwierząt.

Czego uczą nas zwierzęta?

.Ewa J. Godzińska pisze we „Wszystko co Najważniejsze” o tym, czego możemy się dowiedzieć i nauczyć, obserwując zachowanie zwierząt.

„Jednym z najważniejszych fundamentów życia społecznego jest ofiarność, czyli gotowość do wyświadczania innym przysług mimo związanego z tym ryzyka, czasem nawet za cenę życia. Altruizm to działania, które przynoszą korzyści innym osobnikom, ale dla altruisty wiążą się z ponoszeniem strat lub przynajmniej ze znacznym tego ryzykiem. Istnieje nawet zjawisko altruistycznego samobójstwa. U niektórych gatunków mszyc osobniki specjalizujące się w obronie kolonii, tak zwani żołnierze, poświęcają życie, by bronić swoje towarzyszki przed wrogami naturalnymi. Gdy napastnik (zwykle gąsienica) uszkodzi zamieszkiwaną przez mszyce galasówkę, żołnierze naprawiają to uszkodzenie za pomocą szybko koagulującej cieczy wyrzucanej z własnego ciała. Żołnierz miesza tę ciecz odnóżami, by przyspieszyć jej koagulację, a potem ginie powolną śmiercią spowodowaną przez nagłą utratę płynów. Żołnierze golców piaskowych, niewielkich afrykańskich ssaków prowadzących podziemny tryb życia, również często poświęcają życie dla swojej kolonii, ponosząc śmierć podczas obrony swoich pobratymców przed wężami.”

„Ofiarność i gotowość do angażowania się w ryzykowne akcje na rzecz innych osobników nie jest naiwnością, lecz ważnym przystosowaniem. Jest tak dlatego, że dla każdego osobnika ważniejsze od indywidualnego przeżycia jest tzw. dostosowanie łączne, czyli łączna zdolność do przekazania swoich genów kolejnym pokoleniom, niezależnie od tego, czy są one ulokowane w jego własnym ciele, czy też w ciałach innych osobników. Jedną z najważniejszych form altruizmu jest więc nepotyzm, czyli działania przynoszące korzyść krewnym altruisty. Drugim ważnym czynnikiem decydującym o opłacalności zachowań altruistycznych jest gotowość ich beneficjentów do odwzajemniania uzyskanych przysług.”

Autorka zauważa, że podobnie jak ludzie, niektóre zwierzęta stosują w życiu społecznym podział „my-oni”. „To, czy mrówka zareaguje na innego osobnika z własnego gatunku w sposób agresywny, czy też przyjazny, nie zależy wyłącznie od cech tego osobnika, lecz przede wszystkim od kontekstu, w którym doszło do spotkania. Jeśli mrówka pochodzi z głodnej kolonii będącej w stanie wojny z sąsiednią kolonią, potraktuje należącego do niej osobnika jak każdą inną ofiarę zwierzęcą: będzie próbowała go zabić i zanieść jako pokarm potomstwu rozwijającemu się w jej gnieździe. Jednak jeśli syta mrówka z laboratoryjnej kolonii spotka się z obcym osobnikiem z własnego gatunku na neutralnym gruncie, odniesie się do niego równie przyjaźnie jak do towarzyszki z własnej kolonii. Zauważmy, że podobne prawidłowości możemy też z łatwością odnaleźć, jeśli przyjrzymy się uważniej prawom rządzącym agresywnymi zachowaniami ludzi.”

„Podsumowując, możemy stwierdzić, że zachowania społeczne zwierząt i ludzi łączy zaskakująco dużo podobieństw. Uczy nas to, że mimo ogromnej bioróżnorodności niektóre prawa regulujące zjawiska społeczne obserwowane w świecie istot żywych mają charakter w dużej mierze uniwersalny.”

PAP/Paweł Wernicki/Wszystko co Najważniejsze/JT