Распознавание и классификация дельфинами (Tursiops Truncatus) шумовых сигналов в условиях шумовой помехи и пространственной неопределенности их одновременного предъявления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована возможность слуховой системы дельфинов распознавать и классифицировать по определенным инвариантным признакам шумовые сигналы под воздействием шумовых помех и в условиях пространственной неопределенности одновременного предъявления положительных и отрицательных сигналов. Дельфины-афалины, обученные дифференцировать подобные сигналы, должны были решать эту задачу в условиях, имитирующих реальные морские, когда восприятие полезного шумового сигнала происходит на фоне похожих сигналов и на фоне шумовых помех. Сначала шумовые сигналы последовательно предъявлялись животному на фоне белого маскирующего шума. В дальнейшем дельфин должен был идентифицировать сигнал положительного класса из нескольких одновременно звучащих источников звука. Эффективность работы животного оценивалась при нескольких заданных уровнях шумовой помехи. При этом фактической шумовой помехой являлся как белый шум, так и одновременно звучащие отрицательные сигналы. Показано, что эффективность и помехоустойчивость слуховой системы дельфина зависит от степени альтернативности пространственной неопределенности одновременного предъявления сигналов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Ахи

ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrey.akhi@gmail.com
Россия, пр. М. Тореза 44, Санкт-Петербург, 194223

Список литературы

  1. Au W.W.L. The Sonar of Dolphins. New York: Springer-Verlag, 1993. 227 p.
  2. Белькович В.М., Дубровский Н.А. Сенсорные основы ориентации китообразных. Л.: Наука, 1976. 203 с.
  3. Дубровский Н.А. Эхолокационный анализатор черноморской афалины // Черноморская афалина Tursiops truncatus ponticus. Морфология. Физиология. Акустика. Гидродинамика. Под ред. Соколова В.Е., Романенко Е.В. М., 1997. 672 с.
  4. Романенко Е.В. Акустика дельфинов и рыб (обзор) // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 1. С. 82−92.
  5. Попов В.В., Супин А.Я. Слух китов и дельфинов. KMK Scientific Press, 2013. 220 с.
  6. Попов В.В., Клишин В.О., Нечаев Д.И., Плетенко М.Г., Рожнов В.В., Супин В.Я., Сысуева Е.В., Тараконов М.Б. Влияние шума на слуховые пороги кита белухи // Докл. Акад. наук. 2011. Т. 440. № 4. С. 332−334.
  7. Попов В.В., Супин А.Я., Рожнов В.В., Сысуева Е.В., Клишин В.О., Нечаев Д.И., Плетенко М.Г., Тараканов М.Г. Влияние интенсивных шумовых сигналов на слуховую чувствительность белухи (Delphinapterus leucas) // Морские млекопитающие Голарктики. 2012. Т. 2. С. 191−195.
  8. Лямин О.И., Корнева С.М., Рожнов В.В., Мухамедов Л.М. Китообразные и акустический шум; от наблюдений за поведением животных к регистрации физиологических реакций // Морские млекопитающие Голарктики. 2012. Т. 2. С. 41−46.
  9. Southall B.L., Bowies A.E., Ellison W.T., Finneran J.J., Gentry R.Z., Greence C.R., Kasta K.D., Ketlen D.R., Miller J.H., Nachtigal P.E., Richardson W.J., Tomas J.A., Tyack P.L. Marine Mammal Noise Exposure Criteria: Initial Scientific Recommendations // Aquatic Mammals. 2007. V. 33. № 4. P. 1−521.
  10. Бабкин В.П., Дубровский Н.А. О дальности действия и помехоустойчивости эхолокационного аппарата дельфина-афалины при обнаружении различных мишеней // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 29−42.
  11. Абрамов А.П., Голубков А.Г., Королев В.И., Фрад-кин В.Б. О помехозащищенности гидролокатора дельфина // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 24−28.
  12. Дубровский Н.А., Зориков Т.В., Квижинадзе О.Ш., Кураташвили М.М. Признаковое описание сигналов и принципы его организации в слуховой системе афалины // Акуст. журн. 1991. Т. 37. № 5. С. 933−937.
  13. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Распознавание дельфинами Tursiops truncatus классов шумоподобных сигналов // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2008. Т. 44. № 2. С. 194−199.
  14. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Устойчивость пассивного слуха дельфина Tursiops truncatus к деформации спектра низкочастотного шума // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2012. Т. 48. № 6. С. 573−578.
  15. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В. Чувствительность слуха дельфина Tursiops truncatus к полосовой фильтрации спектра низкочастотного шума // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2015. Т. 51. № 2. С. 130−136.
  16. Зайцева К.А., Королев В.И., Ахи А.В., Бутырский Е.Ю. Восприятие дельфином Tursiops truncatus шумов с нестабильной во времени частотной модуляцией их тональных компонент // Журн. эвол. биохим и физиол. 2017. Т. 53. № 3. С. 215−217.
  17. Ахи А.В. Эффективность идентификации дельфинами (Tursiops truncatus) классов сложных шумоподобных сигналов в условиях пространственной неопределенности их одновременного предъявления // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2023. Т. 16. № 1. С. 90−97.
  18. Рябов В.А. Роль асимметрии левого и правого наружного уха дельфина афалина (Tursiops truncatus) в пространственной локализации звука // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 1. С. 101−114.
  19. Альтман Я.А. Пространственный слух. СПб.: Институт физиологии им. И.П. Павлова, 2011. 312 с.
  20. Grinnell A.D. Mechanisms of overcoming interference in echolocating animals // Animal sonar system. Biology and bionics. 1967. V. 1. Ed. Busnel R.G. JNRA-CNRZ. P. 451−481.
  21. Дьяченко С.М., Королев Л.Д., Резвов Р.Н., Чемоданов Б.К. Исследования способности дельфина-афалины определять направление на источник шумового сигнала // Тр. Акуст. института. 1971. Вып. 17. С. 43−46.
  22. Зайцева К.А., Акопиан А.И., Морозов В.П. Помехоустойчивость слухового анализатора дельфина как функция угла определения помехи // Биофизика. 1975. Вып. 3. С. 519−521.
  23. Мамакин Ю.М. Характеристики бинаурального анализатора слуховой системы человека в свободном звуковом поле // Биофизика. 1974. Т. 19. Вып. 6. С. 1−69−1076.
  24. Айрапетьянц Э.Ш., Константинов А.И. Эхолокация в природе. Л.: Наука, 1974. 512 с.
  25. Лапшин Д.Н. Функционирование слуховой системы комаров (Diptera Culicidae) в условиях имитации полета // Сенсорные системы. 2014. Т. 28. № 3. С. 52−67.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Временная и спектральная структуры сигналов. (a) — Временная структура сигналов. T — период следования группы импульсов в последовательности. T₁ = 736 мкс, T₂ = 4480 мкс, T₃ = 2080 мкс. τ — минимальная длительность одного импульса в каждом режиме работы: τ₁ = 92 мкс, τ₂ = 560 мкс, τ₃ = 260 мкс (Т = 8τ). (б) — Спектральная структура сигналов. По оси абсцисс — частота, по оси ординат — амплитуда спектральных составляющих.

Скачать (926KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема экспериментов. (а) — Альтернативный (из двух) пространственный выбор сигнала положительного класса. № 1 и № 2 — сигнальные гидрофоны (черные точки) и гидрофоны шумовой помехи (белые кружки). Белый кружок внизу — манипулятор стартовой позиции. (б) — Многоальтернативный (из трех) пространственный выбор сигнала положительного класса. № 1, 2, 3 — гидрофоны аналогично рис. 2а.

Скачать (219KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».