AI结合地震仪识别布氏鲸低语，我国科学家新突破

一项突破性跨界研究将陆基地震仪转化为海洋哺乳动物的声学监测工具。

中国科学家团队利用海岛地震台站连续记录的背景振动数据，结合深度学习算法，成功识别并全年无间断监测了北部湾布氏鲸的低频声学信号。该成果不仅揭示了布氏鲸在北部湾的声学活动模式，也标志着人工智能、地球物理学与海洋生物学的跨学科融合。这项由广西民族大学、广西科学院、广西壮族自治区地震局、中国科学院南海海洋研究所联合完成的研究，于6月4日发表在《地球物理研究通讯》上。

北部湾海域实拍布氏鲸影像。（受访者供图）

布氏鲸属于国家一级重点保护野生动物，也是国际优先保护的鲸类物种。北部湾地处南海西北部，是中国近海布氏鲸的核心栖息区。广西科学院副研究员陈默指出，传统研究依赖船载目视调查，成本高昂且受天气、海况及伏季休渔等因素制约，难以实现长期连续监测。

此次的突破口来自一个意想不到的仪器：地震仪。

广西民族大学副教授肖卓解释，斜阳岛上的地震台站原本用于地震监测，但其连续供电、实时数据传输及超低频响应特性，使其意外成为捕捉鲸类低频声学信号的理想平台。研究团队发现，布氏鲸发出的超低频声波可通过海底传播，被岛上的宽频带地震仪精确记录。

“地震仪不仅能记录地震波，还能记录鲸类的‘歌声’。”肖卓表示。相较于传统海洋声学设备，陆基地震台站运行更加稳定，成本显著降低，为长期海洋生态监测开辟了全新路径。

为实现自动化识别，团队从地震仪记录中人工筛选并标注了576小时数据，构建了一个含超过171万个样本的布氏鲸声学数据集，并训练了针对地震波形优化的卷积神经网络模型。测试表明，该模型识别鲸声的准确率达到99%。随后，研究团队利用该模型对全年连续地震数据进行了全自动分析。

海岛地震仪布氏鲸声学信号智能识别流程示意图。（受访者供图）

结果显示，2021年布氏鲸在北部湾的声学活动从1月持续至7月，其中2月至3月为活动高峰期，5月出现次级峰值，随后逐渐减弱。监测到的布氏鲸超低频声学信号频率低至5赫兹，已进入人耳不可感知的次声波范围，且呈现明显的节律性重复特征。人工智能分析进一步揭示，鲸群全天均有鸣声活动，但下午时段较弱，傍晚后逐渐增强，反映出清晰的昼夜活动节律。

研究团队指出，现有陆基地震台网经人工智能赋能后，有望同时承担地震监测与海洋生态监测的双重使命。这种“一石二鸟”的策略，为鲸类保护提供了一种低成本、实时化且可持续的长期监测手段。