AI och kamera fångar okända fågel­beteenden

Mänskligheten har länge intresserat sig för att lära sig mer om fåglar. Genom att ringmärka dem kunde vi börja förstå hur fåglarna förflyttar sig över planeten. I takt med att tekniken utvecklades började man också använda så kallade ljuslogger. Dessa små mätare fästs på fåglarna utan att påverka deras flygförmåga nämnvärt och registrerar ljus. På så sätt kan mer exakta uppgifter om var en fågel befinner sig vid varje tidpunkt samlas in, om ljusloggen återfinns. En del större fåglar förses också med sändare som visar var de befinner sig i stort sett i realtid. Det var till exempel så Sveriges första eremitibis upptäcktes i höstas.

Nu har forskare vid universitetet i Osaka skapat en liten logger, kallad biologger, som med hjälp av AI upptäcker och spelar in video av vissa beteenden hos havsfåglar. Det kan till exempel röra sig om hur de dyker ner under vattnet för att leta efter föda. Något som är svårt för människor att följa med enbart kikare eller ljuslogger.

Lärde upp en AI som i sin tur lärde upp en annan AI

Att enbart spela in när det sker något intressant sparar mycket batteri för kameran och samlar därför in mer intressant material än om kameran bara hade filmat hela tiden.
– Den här metoden upptäcker avvikande händelser bra, men precis som många andra algoritmer för artificiell intelligens är den beräkningsmässigt komplex, säger Takuya Maekawa, huvudförfattare till studien.

För att skapa en lätt algoritm tränade forskarna upp en AI med hjälp av befintlig data och lät sedan denna “AI-lärare” i sin tur träna upp en “AI-student” som var effektivare än sin lärare och därmed mindre strömkrävande i videokameran. Trots optimeringarna behövde forskarna byta batterier efter 1-2 dagar, vilket gjordes genom att fånga fåglarna vid deras bon.

Till slut fick de ned vikten till 23 gram för biologgern. Det är mindre än 5 procent av kroppsvikten hos de vithuvade lirorna som studeras. De väger i snitt 550 gram. Den vikten motsvarar om en 80 kg tung människa bär runt på en ryggsäck som väger 3,3 kg. Sammanlagt placerades 18 biologger ut, det spelades in totalt 205 timmars sensordata och 76 videor på 5 minuter samlades in.

Skakar på huvudet för att rensa

En stor del av studien handlar om den tekniska bedriften som forskarna lyckats med, men AI:n kunde också registrera ett beteende hos lirorna som sedan kunde analyseras; huvudskakningar.

Sjöfåglar utsätts ofta för havsvatten med hög salthalt. Med hjälp av saltkörtlar i näbben filtreras överflödigt salt bort från blodomloppet. Hos vissa sjöfåglar, exempelvis pingviner, är det välkänt att de skakar på huvudet för att avlägsnar vätskor från saltkörtlarna, men också för att få bort vatten, mat, smuts och snö från huvudet och näbben. De kan också nysa för att rensa saltkörtlarna.

– Våra resultat visade att vithuvade liror ofta skakade på huvudet eller nös strax efter att de lyft. De kan ha utfört dessa beteenden för att avlägsna vätska från saltkörtlarna i näsan under flygningen, efter att ha flugit, efter att ha badat eller efter att ha födosökt till havs under en längre tid.

Huvudskakningar minskar dessutom den totala kroppsmassan när vätska avlägsnas, vilket kan öka flygeffektiviteten.

Tar en titt under ytan

Forskarna upptäckte också att lirorna som låg på vattenytan i snitt tittade ner under ytan fem gånger innan de gjorde ett försök att dyka efter fisk. Detta tolkas som att de är noga med att kontrollera att bytena är inom räckhåll innan de ägnar sig åt födosök. Det kunde också konstateras att de vithuvade lirorna inte är under vattnet längre än i 6 minuter och 15 sekunder.

Forskarna är övertygade om att deras sätt att samla in data kommer bli allt vanligare framöver.

– Denna metod kommer att hjälpa oss att förstå beteenden hos vilda djur som vågar sig in i områden som bebos av människor. Den kommer också att göra det möjligt att observera djur i extrema miljöer som är otillgängliga för människor. Detta innebär att många andra sällsynta beteenden – från japanska apors tvätt av sötpotatis till pingviner som äter maneter – nu kan studeras i framtiden, skriver forskarna.

Källor: Osaka university och PNAS