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Enregistrement W3083888421 · doi:10.1101/2020.09.07.285502

Automated detection of Hainan gibbon calls for passive acoustic monitoring

2020· preprint· en· W3083888421 sur OpenAlexfundno aff
Emmanuel Dufourq, Ian Durbach, James P. Hansford, Amanda Hoepfner, Heidi Ma, Jessica V. Bryant, Christina S. Stender, Wenyong Li, Zhiwei Liu, Qing Chen, Zhaoli Zhou, Samuel T. Turvey

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueAnimal Vocal Communication and Behavior
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesGlobal Affairs CanadaAfrican Institute for Mathematical SciencesDivision of Mathematical SciencesGovernment of CanadaUniversiteit StellenboschNational Research FoundationInternational Development Research Centre
Mots-clésSpectrogramBioacousticsPreprocessorComputer scienceConvolutional neural networkClassifier (UML)Artificial intelligenceArtificial neural networkPattern recognition (psychology)Telecommunications

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

1 Abstract Extracting species calls from passive acoustic recordings is a common preliminary step to ecological analysis. For many species, particularly those occupying noisy, acoustically variable habitats, the call extraction process continues to be largely manual, a time-consuming and increasingly unsustainable process. Deep neural networks have been shown to offer excellent performance across a range of acoustic classification applications, but are relatively underused in ecology. We describe the steps involved in developing an automated classifier for a passive acoustic monitoring project, using the identification of calls of the Hainan gibbon (Nomascus hainanus) , one of the world’s rarest mammal species, as a case study. This includes preprocessing - selecting a temporal resolution, windowing and annotation; data augmentation; processing - choosing and fitting appropriate neural network models; and postprocessing - linking model predictions to replace, or more likely facilitate, manual labelling. Our best model converted acoustic recordings into spectrogram images on the mel frequency scale, using these to train a convolutional neural network. Model predictions were highly accurate, with per-second false positive and false negative rates of 1.5% and 22.3%. Nearly all false negatives were at the fringes of calls, adjacent to segments where the call was correctly identified, so that very few calls were missed altogether. A postprocessing step identifying intervals of repeated calling reduced an eight-hour recording to, on average, 22 minutes for manual processing, and did not miss any calling bouts over 72 hours of test recordings. Gibbon calling bouts were detected regularly in multi-month recordings from all selected survey points within Bawangling National Nature Reserve, Hainan. We demonstrate that passive acoustic monitoring incorporating an automated classifier represents an effective tool for remote detection of one of the world’s rarest and most threatened species. Our study highlights the viability of using neural networks to automate or greatly assist the manual labelling of data collected by passive acoustic monitoring projects. We emphasise that model development and implementation be informed and guided by ecological objectives, and increase accessibility of these tools with a series of notebooks that allow users to build and deploy their own acoustic classifiers.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,052
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations19
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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