우리는 자동으로 그리고 정확하게 검출 카운트, 그리고 그들의 비행 사운드에 기초하여 곤충 비행 분류 저렴 비침 가상 음향 광학 센서를 사용하는 시스템을 제안 하였다.
방법 논문
우리는 자동으로 그리고 정확하게 검출 카운트, 그리고 그들의 비행 사운드에 기초하여 곤충 비행 분류 저렴 비침 가상 음향 광학 센서를 사용하는 시스템을 제안 하였다.
정확하게 비행 곤충을 분류 할 수있는 저렴하고 비 침습적 시스템은 곤충학 연구에 중요한 의미를 가지고 있고, 모두 의료 및 농업 곤충학 벡터 및 해충 방제에 많은 유용한 응용 프로그램의 개발을 허용합니다. 이 감안할 때, 지난 육십년이 작업에 전념 많은 연구 노력을 보았다. 그러나 현재이 연구 중 어느 것도 지속적인 영향이 없었습니다. 이 작품에서, 우리는 의사 음향 광학 센서는 뛰어난 데이터를 생성 할 수 있음을 보여; 추가 기능을 모두 내장하고 곤충의 비행 행동에 대한 외부 것으로, 곤충 분류를 개선하기 위해 이용 될 수있다; 베이지안 분류 방법은 효율적으로 피팅을 통해 - 매우 견고 분류 모델을 배울 수 있습니다, 그리고 일반적인 분류 프레임 워크는 쉽게 기능의 임의의 수를 통합 할 수 있습니다. 우리는 이전의 모든 작품 콤비 난쟁이 대규모 실험과 연구 결과를 보여네드, 곤충의 수와 고려 종의 수에 의해 측정.
자동으로 비행의 부수적 인 사운드를 사용하여 곤충을 분류하는 아이디어는 초기 컴퓨터의 일 시중에서 판매하는 오디오 녹음 장비 1 거슬러 올라간다. 그러나, 약간의 진전이 개입 수십 년 동안이 문제에 만들어졌다. 이 추구하는 진보의 부족은 여러 가지 관련 요인에 기인 할 수있다.
첫째, 유효 센서 부족 데이터 수집이 곤란했다. 데이터를 수집하는 대부분의 노력은 음향 마이크 2-5을 사용했다. 이러한 장치는 매우 희박한 및 저품질 데이터 결과 및 잡음 환경에서 주변 잡음을 바람에 매우 민감하다.
둘째, 이러한 데이터 품질 문제를 복잡하게하는 것은 많은 연구자가 매우 복잡 분류 모델, 특히 신경망 6-8을 배우고 시도했다는 사실이다. 예 불과 수십와 복잡한 분류 모델을 배우고 시도,오버 피팅위한 조리법이다.
셋째, 취득 데이터의 성사는 많은 연구자들은 300 인스턴스 9 이하로 몇 가지로, 매우 제한된 데이터로 분류 모델을 구축하려고 시도한 것을 의미하고있다. 그러나, 정확한 분류 모델을 구축하기위한, 더 많은 데이터가 10-13 나은 것으로 알려져있다.
이 작품은 세 가지 문제를 해결합니다. 광학 (오히려 음향보다) 센서는 소음과 주변 소리를 바람에 완전 불변으로, 멀리 m에서 곤충 비행의 "소리"기록하는 데 사용할 수 있습니다. 이 센서 레이블 교육 인스턴스 결합 이전의 모든 노력보다 훨씬 더 많은 데이터를 수백만의 기록을 허용하고, 따라서 그 괴롭혔다을 통해 피팅 이전의 연구 노력을 피할 수있다. 그 아래에 표시되는 원칙적인 방법은 분류 모델에 추가 정보를 통합 할 수 있습니다. 이 추가 정보는 quotidian로와 같이 할 수있다날짜 시간으로 구하기 쉬운, 그러나 아직도이 모델의 정확도에 상당한 이득을 생산하고 있습니다. 마지막으로, 우리는 수집 된 데이터의 엄청난 양의 우리가 간단하고 정확하고 강력한 분류를 생산하는 "데이터의 불합리한 효과"열을 활용할 수 있다는 사실이 처음으로 밝혀졌다.
요약하면, 비행 곤충의 분류는 연구 실험실에서 만든 반신 반의 청구를 넘어서 지금은 실제 배포 할 준비가되었습니다. 이 연구에서 제시된 센서와 소프트웨어는 전 세계적으로 그들의 연구를 가속화 할 강력한 도구를 연구자를 제공 할 것입니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
1 곤충 식민지와 양육
실험 챔버에서 2 기록 플라잉 소리
3 센서 데이터 처리 및 비행 곤충에 의해 제작 사운드의 검출
4 곤충 분류
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
두 실험은 여기에 제시되어있다. 두 실험을 위해 사용 된 데이터는 무작위로 10 만 개체가 포함 된 데이터 집합에서 샘플링되었다.
첫 번째 실험은 정확히 곤충 종 / 성별을 분류하는 분류의 제안 기능을 나타낸다. 분류 정밀도로 분류 할 곤충에 의존 같이, 분류의 정확도에 대한 단일 절대치 리더에게 시스템의 성능에 대한 좋은 직관을주지 않을 것이다. 대신, 오히려 곤충의 고정 된 세트에 대한 분류의 정확도를보고하는 것보다, 분급 종의 점진적 증가를 데이터 세트에 적용하고, 따라서 분류 어려움을 증가시킨다.
데이터 세트는 곤충의 단 2 종으로 시작되었다; 각 단계에서, 하나 이상의 종 (또는 성적 동종 이형 종의 단일 성)을 첨가하고, 분류자는 증가를 분류하는 데 사용종의 수 (새로운 데이터 세트). 곤충의 열 클래스 (같은 다른 클래스를 계산 같은 종에서 다른 남녀) 총 각 클래스에서 5000 모범으로 간주되었...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
여기에 설명 된 센서 / 분류 프레임 워크는 비행 곤충의 저렴하고 확장 가능한 분류를 할 수 있습니다. 시스템에 의해 달성 정확도는 상용 제품의 개발을 허용하도록 충분하고 곤충학 연구에 유용한 도구가 될 수있다.
정확하고 자동 비행 곤충을 분류하기 위해 저렴하고 비 침습적 센서를 사용하는 능력은 곤충학 연구에 상당한 영향을 미칠 것입니다. 예를 들어, 곤충 벡터를 카운트하고 분류하는 분야에서 시스템을 배치하여, 시스템은, 말라리아에 대처하기 위해 중재 / 억제 프로그램을 계획하는데 사용될 수있다 제조 실시간 정보를 타겟 종의 실시간 카운트를 제공 할 수있다. 또한, 시스템은 자동으로 곤충 성을 분리 할 수 있고, 따라서 수동 곤충 sexing의 지루하고 시간 소모적 인 작업에서 멸균 곤충 기법 (15)에 작업 무료 곤충 학자에 사용될 수있다.
본 시스템에서, 가장 중요한 단계는 적절하게 데이...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 그들이 더 경쟁 금전적 이해 관계가 없다고 선언합니다.
우리는이 연구에 자금을 지원하기위한보다 폰 아메리카 재단, 빌 & 멜린다 게이츠 재단, 그리고 상 파울로 연구 재단 (FAPESP)에 감사의 말씀을 전합니다. 우리는 또한이 프로젝트에 대한 그들의 조언을, 캘리포니아 리버 사이드 대학의 곤충학의 부서에서 많은 교수진에게 감사의 말씀을 전합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 오디오 레코더: ICD-PX312 | Sony | 4-267-065-11(2) | 8GB microSD 추가 메모리 |
| 포함 Insectary | Lee's Aquarium & 애완 동물 제품. | 20088 HerpHaven®, 대형 직사각형 | 길이 14 1/2" x 너비 8 3/4" x 높이 9 3/4". 곤충을 수용하도록 개조되었습니다. |
| 레이저 라인 발생기, 650nm(빨간색) | Apinex(www.apinex.com) | LN60-650 | 5mW. 이것은 교사의 레이저 포인터와 유사한 저전력 레이저입니다. |
| 다이오드 어레이 | VISHAY SEMICONDUCTOR TEFD4300 핀 포토다이오드, 650NM, 20DEG, T1 | TEFD4300 | 우리는 병렬로 연결된 15개의 포토다이오드로 구성된 맞춤형 어레이를 만들었습니다. |
| 아날로그-디지털 컨버터 집적 회로 | 우리 연구실 | 이 제품은 직접 만들었지만 쉽게 구할 수 있는 상용 제품인 Gino PCF8591 AD/DA Converter는 동일한 기능을 제공합니다. |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청