Когда речь заходит о подводных коммуникациях, большинство из нас представляют себе сложные технические устройства и массивные антенны, но оказывается, что природа уже давно нашла органичный способ передавать информацию под водой — голоса морских млекопитающих. Исследования этих звуков могут помочь человечеству создать более эффективные системы подводной связи и навигации. Рассказываем, как кашалоты влияют на наши технологии.
Песни морских глубин
Ученые давно заметили, что кашалоты общаются между собой при помощи различных звуков: щелчков, тресков и стонов. Это помогает им ориентироваться в океане, находить пищу и избегать опасностей. Морские биологи изучают звуки млекопитающих, чтобы лучше понять поведение кашалотов и даже классифицировать отдельных особей по их речевым особенностям.
Шум и подводная связь
Звуки, издаваемые морскими млекопитающими, могут создавать помехи для подводных коммуникаций. В то же время именно изучение голосов со дна океана поможет нам разработать технологии, способные минимизировать влияние внешнего шума на инженерные разработки. Это важно для улучшения качества передачи информации под водой. Однако открытых баз данных не хватает, чтобы детально изучить морские песни. Поэтому ученые… создают их сами.
Нейросеть учится петь песни кашалотов
Для изучения голосов кашалотов ученые используют нейросети. В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете разработали метод генерации синтетических звуков с помощью нейросети. Сначала голоса настоящих кашалотов превращались в спектрограммы, а затем с помощью специальных алгоритмов создавались новые наборы звуков, имитирующих природные.
Усовершенствованная модель нейросети способна добиваться высокой схожести с настоящими щелчками кашалота, поэтому ее творения можно использовать для изучения глубинной песни. Этот метод имеет большой потенциал и может быть применен для генерации звуков других животных.
Как это работает
Чтобы получить реалистичные синтетические звуки, исследователи взяли записи щелчков одного конкретного кашалота из открытой базы данных. Затем они обработали и исказили сигналы, изменяя тембр, тон, добавляя шум и варьируя скорость воспроизведения. После этого голосовые данные превратились в спектрограммы, которые были разрезаны и перемешаны.
Результаты исследования открыли новые горизонты в создании эффективных систем подводной связи и навигации, усовершенствовать которые можно только подружившись с капризным миром природы.
Для более детального погружения в мир отечественной науки рекомендуем посетить Национальный центр «Россия», открытый по адресу: Москва, Краснопресненская наб., д. 14. Время работы Центра: ежедневно с 10:00 до 20:00 (кроме понедельника).