Aprendizado de representações com Redes Convolucionais para a identificação de espécies de pássaros e anuros em Paisagens Acústicas - Dias, Fábio Felix (2022)
A análise de Paisagens Acústicas desperta grande interesse na comunidade científica como ferramenta para auxiliar a tomada de decisões relacionadas ao monitoramento e entendimento de questões ambientais. Por exemplo, análises da diversidade e do comportamento de espécies animais, podem ajudar na compreensão do estado do ambiente onde essas espécies são encontradas. Essas análises utilizam áudios gravados de maneira autônoma em ambientes diversos, técnica que diminui custos, aumenta a capacidade de análise e diminui a influência externa nesses ambientes. Entretanto, o aumento da quantidade de gravações gera desafios para a exploração e extração de conhecimento desses dados. Nesse cenário, técnicas como Redes Neurais Convolucionais são empregadas, com resultados relevantes, para ajudar os pesquisadores em tarefas de detecção e identificação de espécies, por exemplo. Essas técnicas precisam lidar com problemas recorrentes de sons coletados em ambientes naturais e não controlados, como variação dos padrões sonoros, sobreposição de sinais e ruídos diversos. Esta pesquisa de doutorado traçou um caminho para melhorar a aplicação de redes neurais na identificação de espécies de pássaros e anuros, em sons coletados em ambientes naturais. A abordagem proposta investigou sobretudo maneiras de regularização da função de custo da rede com técnicas de quantificação; combinações de entradas para as redes, como variações de espectrogramas, características acústicas e informações sobre as gravações; e abordagens de Aprendizado Autossupervisionado para pré-treinamento das arquiteturas de rede. Com uma quantidade reduzida de amostras para treinamento, essas abordagens obtiveram resultados superiores aos de um classificador linear que usa características acústicas como entrada, melhoraram a segregação dos espaços de características em níveis distintos, incrementaram sobretudo os resultados de redes simples e alcançaram resultados próximos aos de técnicas supervisionadas empregadas para o pré-treinamento.