撰文：Kiley Price
每年春天，在美国西部，科学家们都会在内华达山脉（Sierra Nevada）蓊郁的森林里藏下1600多个饭盒大小的录音机。
夏末，当这些机器被回收时，里面已经录下百万小时的音频，经常就包含西点林鸮发出的呼呼声、犬吠般的嚎叫声和哨音。——这些都是有价值的信息，它们记录了这种濒危鸟类在哪里生活。但要指望人类筛选，音频量就太大了。
“我们无法把它们听完，一点可能也没有，是吧？”康纳•伍德（Connor Wood）说。伍德在丽莎•杨保护生物声学中心（K. Lisa Yang Center for Conservation Bioacoustics）担任研究助理，是猫头鹰项目的共同领导人。该中心是康奈尔鸟类学实验室（Cornell Lab of Ornithology）的一部分，位于纽约伊萨卡小镇（Ithaca）。
结果看来，这支团队实际上能够处理如此海量的数据——他们只需要来自“鸟联网”（BirdNET）的一点小小的帮助。BirdNET是一个发布于2019年的人工智能系统，仅凭鸟类的鸣叫，它就能分辨全球6000多种鸟类。
伍德所在实验室与德国开姆尼茨工业大学（Chemnitz University of Technology）合作开发了BirdNET应用程序，他说：“我们需要真正灵活的工具，尽可能多地识别可发声动物。在生物声学领域，BirdNET的变革性真的很难用语言形容。”
过去十年，许多应用程序涌现出来，开始挖掘人工智能识别不同鸟类声音的潜力，科学家与鸟类爱好者们都爱不释手。
这些工具也存在缺陷：比如有时会认错品种。但更多的研究显示，人工智能技术可以识别鸟类的行为与分布，这对保护工作非常重要。
工作原理
2016年，康奈尔鸟类实验室联系到开姆尼茨工业大学的计算机科学家斯蒂芬•卡尔（Stefan Kahl），在卡尔的帮助下开发了处理野外鸟类录音的算法。
2年后，团队发布了正式的BirdNET应用程序，这款app允许全世界用户上传笔记本电脑和智能手机等各种设备采集的录音。自那时起，BirdNET已经积累了约莫1.5亿条高质量的鸟类录音。
康奈尔另一款人工智能鸟类声学应用“灰背隼”（Merlin）有300多万活跃用户，人们将鸟类声学数据添加到系统中，进一步丰富了这个宝库。但这些仿如魔法般的应用到底是怎么工作的呢？
首先，程序会把鸟的声音转化为声波的图像，即声谱图。然后，图像被输入到程序的算法中，算法就会根据具体的鸣叫声准确指出独特的音频变化、时长与振幅。
“算法找到的特征更加细致入微，远超任何人类能达到的水平。”卡尔说。卡尔同时在康奈尔实验室生物声学保护中心担任博士后研究员。
在美国林务局和国家公园管理局的资助下，伍德与团队不久前使用BirdNET出具了内华达山脉西点林鸮的首个全生态系统评估。这些鸟儿正在面临入侵物种和野火灾难所带来的越来越多的威胁。伍德说，评估信息展示了这类林鸮的数量变化趋势，可以促进恢复与保护工作。
“政府机构不仅把它当做种群数量的监控工具，同时还依靠它实实在在推进具体行动，这非常鼓舞人心。”伍德说道。
不利的一面
不过，和大部分基于人工智能的科技产品一样，这些应用程序并非毫无缺陷。
生态学家克里斯蒂安•佩雷斯-格拉纳多斯（Cristian Pérez-Granados）2023年在《国际鸟类科学杂志》（International Journal of Avian Science）发表研究，梳理了一系列讨论BirdNET的科学文献。佩雷斯-格拉纳多斯在西班牙阿利坎特大学（University of Alicante）工作。他说，研究显示BirdNET并不总能记录鸟儿的鸣唱，有时还会把一种鸟错认为其他品种，这就会导致误报。
Merlin用户也报道过识别错误的情况，鸟类保护组织奥杜邦学会（Audubon Society）和别的一些组织表示，这可能会对引用公民科学数据的研究项目产生不良影响。
“过去2、3年间，BirdNET和其他一些软件做出了巨大改变，不过还需继续发展和完善。”佩雷斯-格拉纳多斯说。
有办法减少这样的风险，如在使用统计模型时考虑不确定性，或人工核对鸟类身份信息以完成对数据的双重检查，这也是伍德西点林鸮项目的现行流程。
直到最终确认以前，“你都得把它提供的信息当做一种预测，”伍德说，“我乐意看到一些类似的分类错误，因为这至少表明，我们建立了鸟类群落数据，这是此前从来没有的。”
事实上，公民科学家的百万雄师正在为Merlin和BirdNET等应用程序贡献大量丰富的数据。在2022年一篇研究中，伍德与团队评估了BirdNET提交结果的准确性，随后发现其数据成功地复现了集中北美洲和欧洲候鸟的迁徙路线。
借一双耳朵
鸟类声音识别应用让更多的人，特别是听障人士，也有机会接触观鸟活动。
大概5年前，艾琳•罗林斯-普莱奇（Erin Rollins-Pletsch）在某个早晨醒来，发现丧失了差不多80%的听力，这是由一种罕见疾病造成的。起先，她努力摸索身边陌生而且安静得多的世界。后来，她找到了自己的观鸟之路。
“当我身处室外，全心关注鸟类，其余所有事情便都不重要了。”罗林斯-普莱奇说。她住在旧金山东面40分钟车程的地方，是一位教师。
不过，她听不到绝大部分高频哨音、啁啾与啼鸣。当鸟儿从视线里消失，别的观鸟者就借助这些声音追踪它们。这就是她如今在户外携带智能手机并开始使用Merlin的原因。
“当我在外面打理花园或后院我安装的所有鸟类喂食器的时候，我就会按下手机的录音键。”罗林斯-普莱奇说。
“然后，当鸟儿唱起歌来，相应的识别结果就会一个接一个在我的手机上弹出来。（识鸟程序）会把它们的歌声读给我听。我简直无法表达我有多么喜爱它。”
（译者：绿酒）