Classification for Big Dataset of Bioacoustic Signals Based on Human Scoring System and Artificial Neural Network

In this paper, we propose a method to improve sound classification performance by combining signal features, derived from the time-frequency spectrogram, with human perception. The method presented herein exploits an artificial neural network (ANN) and learns the signal features based on the human perception knowledge. The proposed method is applied to a large acoustic dataset containing 24 months of nearly continuous recordings. The results show a significant improvement in performance of the detection-classification system; yielding as much as 20% improvement in true positive rate for a given false positive rate.Comment: To be Submitted to "ICML 2013 Workshop on Machine Learning for Bioacoustics", 6 pages, 4 figure

Macro- and micro-geographic variation of short-beaked common dolphin’s whistles in the Mediterranean Sea and Atlantic Ocean

Author Posting. © The Author(s), 20113. This is the author's version of the work. It is posted here by permission of Taylor & Francis for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Ethology Ecology & Evolution 26 (2014): 392-404, doi:10.1080/03949370.2013.851122.Genetic studies have shown that there are small but significant differences between the short-beaked common dolphin populations in the Atlantic Ocean and those in the Mediterranean Sea. The short-beaked common dolphin is a highly vocal species with a wide sound production repertoire including whistles. Whistles are continuous, narrowband, frequency-modulated signals that can show geographic variation in dolphin species. This study tests whether the differences, highlighted by genetic studies, are recognisable in the acoustic features of short-beaked common dolphin’s whistles in the two adjacent areas of the Atlantic Ocean and the Mediterranean Sea. From a selected sample of good quality whistles (514 recorded in the Atlantic and 193 in the Mediterranean) 10 parameters of duration, frequency and frequency modulation were measured. Comparing data among basins, differences were found for duration and all frequency parameters except for minimum frequency. Modulation parameters showed the highest coefficient of variation. Through discriminant analysis we correctly assigned 75.7% of sounds to their basins. Furthermore, micro-geographic analysis revealed similarity between the sounds recorded around the Azores and the Canary archipelagos and between the Bay of Biscay and the Mediterranean Sea. Results are in agreement with the hypothesis proposed by previous genetic studies that two distinct populations are present, still supposing a gene flow between the basins. This study is the first to compare shortbeaked common dolphin’s whistles of the Atlantic Ocean and the Mediterranean areas.Data collection and processing in the Azores was conducted under projects POCTI/BSE/38991/01, PTDC/MAR/74071/2006 and M2.1.2/F/012/2011, supported by FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia) and DRCTC/SRCTE (Secretaria Regional de Ciência, Tecnologia e Equipamentos), FEDER funds, the Competitiveness Factors Operational (COMPETE), QREN European Social Fund and Proconvergencia Açores Program. We acknowledge funds provided by FCT to LARSyS Associated Laboratory & IMAR-University of the Azores/ the Thematic Area E of the Strategic Project (OE & Compete) and by the DRCTC – Government of the Azores pluriannual funding. M.A. Silva was supported by an FCT postdoctoral grant (SFRH/ BPD/29841/2006). I. Cascão and R. Prieto were supported by FCT doctoral grants (SFRH/BD/ 41192/2007 and SFRH/BD/32520/2006, respectively) and R. Prieto by a research grant from the Azores Regional Fund for Science and Technology (M3.1.5/F/115/2012). Data collection by SECAC (Society for the Study of Cetaceans in the Canary Archipelago) was funded by the U.E. LIFE programme – project LIFE INDEMARES (LIFE 07/NAT/E/000732)- and the Fundación Biodiversidad, under the Spanish Ministry of Environment, Rural and Marine Affairs (project ZEC-TURSIOPS).2014-11-0

Traditions in spider monkeys are biased towards the social domain

Cross-site comparison studies of behavioral variation can provide evidence for traditions in wild species once ecological and genetic factors are excluded as causes for cross-site differences. These studies ensure behavior variants are considered within the context of a species' ecology and evolutionary adaptations. We examined wide-scale geographic variation in the behavior of spider monkeys (Ateles geoffroyi) across five long-term field sites in Central America using a well established ethnographic cross-site survey method. Spider monkeys possess a relatively rare social system with a high degree of fission-fusion dynamics, also typical of chimpanzees (Pan troglodytes) and humans (Homo sapiens). From the initial 62 behaviors surveyed 65% failed to meet the necessary criteria for traditions. The remaining 22 behaviors showed cross-site variation in occurrence ranging from absent through to customary, representing to our knowledge, the first documented cases of traditions in this taxon and only the second case of multiple traditions in a New World monkey species. Of the 22 behavioral variants recorded across all sites, on average 57% occurred in the social domain, 19% in food-related domains and 24% in other domains. This social bias contrasts with the food-related bias reported in great ape cross-site comparison studies and has implications for the evolution of human culture. No pattern of geographical radiation was found in relation to distance across sites. Our findings promote A. geoffroyi as a model species to investigate traditions with field and captive based experiments and emphasize the importance of the social domain for the study of animal traditions.Research at Barro Colorado Island was supported by grants from the National Science Foundation (SBR-9711161), the Leakey Foundation, the Department of Anthropology, University of California, Berkeley (www.berkeley.edu) and a Short-term Fellowship from the Smithsonian Tropical Research Institute (www.stri.org). Research at Corcovado National Park's Sirena Biological Station was supported by NSF award 0233248 (with R. Sussman), the Wenner-Gren Foundation, the Leakey Foundation, the American Society of Primatologists (www.asp.org), and Washington University in St. Louis (www.wustl.edu). Funds for Sirena's field lab facility were provided to L. E. Gilbert (Univ. of Texas at Austin) by NSF BSR 8315399 and a matching WWF grant, and funds for updating Sirena's trail system and installation of spatial reference system were provided by the Mellon Foundation through the Institute of Latin American Studies at UT Austin. Research at Santa Rosa and Punta Laguna was supported by The British Academy (www.britac.ac.uk), the Wenner-Gren Foundation (www.wennergren.org), the Leakey Foundation (www.leakeyfoundation.org) and the North of England Zoological Society (www.chesterzoo.org). CJS was supported by a Gladstone bursary from the University of Chester (www.chester.ac.uk) and by the Santander University Scheme (www.santander.co.uk). Research at Runaway Creek was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript

Characterization of acoustic activity for recurrent dolphins´ species from the Mexican Central Pacific

Os mamíferos marinhos são uma família caracterizada por respirar ar pelos pulmões, ter sangue quente, pelo, ter glândulas mamárias e dar à luz seus filhotes vivos, apresentando adaptações para sobreviver em ecossistemas marinhos. Entre eles estão os cetáceos que incluem dois grupos: os misticetos que são conhecidos como baleias ou cetáceos com barbas, e os odontocetos ou cetáceos com dentes, aos quais pertencem uma grande variedade de espécies, entre elas golfinhos, botos e cachalotes. Os golfinhos são uma família representada por pelo menos 37 espécies de tamanho entre pequeno e médio, com uma grande variedade de morfologias. São considerados animais vocais, pois possuem um sistema auditivo muito sensível, capaz de detectar uma faixa de frequência de 100 Hz até 150 kHz. Além disso, eles são capazes de emitir três tipos de sons: a) cliques de ecolocalização, que são sons de banda larga de alta intensidade e curta duração, b) sons de pulsação em rajadas, que são pacotes de pulsos de banda larga e c) sons de assobio ou apitos, de banda estreita geralmente emitida entre 4 e 20 kHz. Neste estudo, foram considerados estes últimos, os apitos, pois sua emissão pode estar relacionada à socialização e alimentação. Esses animais marinhos vivem em grupos e, portanto, são animais muito sociais que precisam de comunicação para se localizar, detectar predadores e evitá-los, se reproduzir e cuidar dos seus filhotes. Nos últimos anos, o tráfego marítimo tem acrescentado muito, assim como outras atividades antrópicas que produzem poluição sonora. Isso pode ter efeitos prejudiciais sobre os golfinhos e muitos outros organismos, uma vez que o oceano é um mundo de sons. Através das características dos assobios (frequência, duração, número de pontos de inflexão e forma), um caminho pode ser traçado para pelo menos para identificar diferentes espécies. Além disso, a bioacústica está começando a ser usada como uma alternativa aos estudos tradicionais de barco, de forma que com hidrofones colocados em áreas diferentes, a preferência de habitat das espécies marinhas pode ser rastreada. Desta forma, podemos também melhorar o conhecimento sobre o comportamento noturno desses animais, já que a falta de luz torna muito difícil observar. Devido à migração do zooplâncton durante o pôr do sol e consequentemente peixes que se alimentam dele e são presas para os golfinhos, seria lógico pensar que é uma boa hora para os golfinhos se alimentarem, mas existem muitos estudos que registam esse comportamento durante o dia para algumas espécies e à noite para outras. Muitas espécies estão distribuídas em todo o mundo, como o roaz-corvineiro (Tursiops truncatus), o grampo (Grampus griseus) ou as orcas (Orcinus orca). Porém, alguns mostram uma distribuição mais limitada com preferências mais costeiras ou mais oceânicas. No Pacífico Central Mexicano (PCM) podem ser encontradas 14 espécies diferentes de mamíferos marinhos. Este estudo foca-se em 5 espécies: roaz- corvineiro, golfinho-rotador (Stenella longirostris) e grampo em águas oceânicas e o golfinho-pintado-pantropical (Stenella attenuata) e golfinho-de- dentes-rugosos (Steno bredanesis) que têm hábitos costeiros. Este estudo foi dividido em duas partes: 1) caracterizar e diferenciar os assobios das 5 espécies de golfinhos e 2) determinar a ocorrência de golfinhos ao longo do dia e nas diferentes localidades da costa de Manzanillo (Colima, México). No primeiro caso, os registos foram obtidos a partir de um barco e com confirmação visual da espécie, além de registar o número do grupo dos indivíduos e se algum tipo de comportamento se destacou. As gravações foram, então, visualizadas em um software denominado “Spectogram”, de onde foram extraídas as características dos apitos: frequência (inicial, final, mínimo e máximo), duração, número de pontos de inflexão e forma. Com esses parâmetros, uma análise estatística descritiva pode ser realizada para cada espécie. Finalmente, cada uma dessas características foi comparada entre os diferentes tipos de golfinhos para determinar se havia diferenças entre eles. No caso das espécies costeiras, golfinhos-pintados e golfinhos-de-dentes rugosos, eles apresentam diferenças em todos os parâmetros. Em relação aos golfinhos oceânicos, o mais destacado foi o grampo. Tanto os grampos quanto os golfinhos-de-dentes rugosos apresentaram baixas frequências, duração e número de pontos de inflexão em comparação com as outras três espécies. Não obstante, diferenciar o grampo dos golfinhos-de- dentes-rugosos pode ser difícil sem confirmação visual. Igualment no golfinho-pintado- pantropical, no roaz-corvineiro e no golfinho-rotador, as suas frequências altas são muito semelhantes. As pistas a seguir podem ser tanto o habitat (costeiro ou oceânico) quanto o número de pontos de inflexão no caso do roaz-corvineiro. Porém, as espécies oceânicas foram fruto de um único encontro, portanto seus apitos poderiam ser influenciados pela presença do navio, número de indivíduos, presença de filhotes e outros fatores. No segundo caso, os dados foram obtidos com uma bóia à qual estava ancorado um contentor hermético que continha o hidrofone e baterias que permitiam uma gravação entre um e dois dias. As bóias foram colocadas na entrada das baías, na baía de Manzanillo e na baía de Santiago. As gravações foram analisadas por meio da contagem do número de assobios dos golfinhos e da deteção da presença acústica dos mesmos. O registo das horas de chegada e recolha do hidrofone permitiu calcular as horas em que os golfinhos emitiram sons: de noite ou de dia. A análise dos resultados revelou que a atividade acústica é a mesma à noite e de dia, de igual jeito que a mesma na presença: há golfinhos à noite e de dia. Quanto às áreas, constatou-se que eles tinham preferência pela Baía de Manzanillo, talvez por ser uma área que lhes oferece abrigo e alimentação. Dado que as espécies residentes na área são o golfinho-pintado e o roaz- corvineiro, pode-se inferir que são os responsáveis pela emissão desses sons. Também foi constatado que não há diferenças na atividade acústica na estação ou no ano de estudo. Algumas das gravações da entrada poderiam até ser consideradas como sendo de golfinho-de-dentes-rugosos por dois motivos: as frequências dos apitos são baixas, de curta duração, a segmentação dos apitos, quase não têm ponto de inflexão, e porque a equipe do GUIMM vê esta espécie em torno da área com frequência. Portanto, o golfinho-de- dentes-rugosos e o golfinho-pintado podem ser facilmente diferenciados um do outro, assim como o grampo, roaz-corvineiro e o golfinho-rotador. No entanto, se as preferências de habitat forem eliminadas, diferenciar acusticamente as espécies de golfinhos seria mais complicado. Por enquanto, a hipótese de que sejam mais ativos acusticamente à noite é descartada, mas eles têm preferências de habitat, sendo a baía de Manzanillo a mais solicitada.The characteristics of the sound communication are key elements of the behavior of dolphins. Since 2014 the team GUIMM (Grupo Universitario de Investigación de Mamíferos Marinos) of the University of Colima was recording and monitoring with acoustic buoys some populations of dolphins; mainly five species: the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus), Risso´s dolphin (Grampus griseus), Spinner dolphin (Stenella longirostris orientalis), Rough-toothed dolphin (Steno brenadensis) and the Pantropical spotted dolphin (Stenella atenuatta) distributed in Mexican Central Pacific (MCP), specifically in the Colima and Jalisco coasts. This study aimed on whistles analysis to find differences between species or even within the same species. Method was based on whistles parameters, such as: frequency (maximum and minimum), duration, and number of inflection points. Then, a spatial comparison to determine the use of bays by dolphins, and a seasonal comparison to identify differences in the day/night cycle, as well as seasons and years, were made. The whistles´ parameters allowed to discriminate two group of dolphin species, 1) those with whistles conformed by higher frequencies (pantropical spotted dolphin, spinner dolphin, and bottlenose dolphin) and 2) those with whistles with lower frequencies (rough-toothed and Risso´s dolphins). The spinner and pantropical spotted dolphins showed similar high frequencies in whistles, therefore they only can be differentiated by its presence in oceanic and coastal habitat, respectively. While low frequencies revealed some specific features that allow us to identify acoustically the different species. Moreover, the acoustic activity of the dolphins seemed to predominate in 2016 in the winter months, and during nocturnal periods of time. This allowed us to infer that rough-toothed and spotted dolphin are responsible for most of the whistles recorded in the region. Bioacoustic has turned out to be a great tool in the research of cetaceans, mainly to collect enough information to contribute to the conservation status against anthropic activities

Automatic Detectors for Underwater Soundscape Measurements

Environmental impact regulations require that marine industrial operators quantify their contribution to underwater noise scenes. Automation of such assessments becomes feasible with the successful categorisation of sounds into broader classes based on source types – biological, anthropogenic and physical. Previous approaches to passive acoustic monitoring have mostly been limited to a few specific sources of interest. In this study, source-independent signal detectors are developed and a framework is presented for the automatic categorisation of underwater sounds into the aforementioned classes

Contribuições do comportamento acústico do boto-da-tainha (Tursiops truncatus) para o entendimento da interação entre botos e pescadores em Laguna, Santa Catarina

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2015.Após décadas de estudos em cativeiro, nos últimos anos os avanços no conhecimento sobre a bioacústica dos odontocetos têm contado com estudos com animais de vida livre. Tais estudos permitem a investigação da influência de aspectos comportamentais e sociais no repertório acústico destes animais, possibilitando a compreensão sobre como os sinais acústicos são usados e como o comportamento e as relações sociais os influenciam. Buscando contribuir com estas investigações, o presente trabalho estudou uma população residente de Tursiops truncatus que apresenta um comportamento peculiar e tem sua organização social conhecida. Os botos-da-tainha, como são conhecidos na região, habitam o complexo estuarino situado na cidade de Laguna, sul do Brasil. O nome popular da espécie se deve ao comportamento de pesca cooperativa que realizam, interagindo com pescadores artesanais. Somente alguns botos realizam este comportamento, determinando parte da estrutura social modular da população. Assim, esta população representa um excelente modelo para se investigar a influência dos fatores comportamentais e sociais no repertório acústico da espécie. Para tanto, entre 2010 e 2011, foram gravados os sons produzidos pelos botos durante com e sem a participação dos pescadores, para avaliar possíveis variações nas emissões sonoras. Os registros foram feitos com um hidrofone Aquarium AQ-9, com capacidade de captação de frequência entre 0,01 e 100 kHz, e um gravador Sony DAT PCM-M1 (48 kHz), com frequência de amostragem em 22 kHz. Os sons foram digitalizados e analisados através do programa Raven Lite versão 1.0. Posteriormente, entre 2013 e 2014, os registros da população foram feitos com o mesmo hidrofone acoplado a um gravador digital portátil Sony PCM-M10 (96 kHz), com frequência de amostragem em 48 kHz, associado ao registro fotográfico dos botos gravados, para posterior foto-identificação. Os sons deste período foram analisados através do programa Raven Pro 1.5. As análises de ambos os períodos focaram em dois tipos de emissões sonoras: ecolocalização e assobios, e os resultados são aqui apresentados em dois capítulos. No primeiro capítulo, os assobios foram analisados através do teste do qui-quadrado (?²), para verificar se há diferença na taxa de emissão de cada tipo de assobio que permita distinguir situações de forrageio com e sem interação com os pescadores; e através dos testes de PCA, DFA e MANOVA, para investigar se os assobios da pesca cooperativa podem ser diferenciados, por parâmetros acústicos, dos assobios produzidos durante outras estratégias de forrageio, bem como a possibilidade de diferenciação dos assobios por módulo social da população. Os resultados mostram que a maioria dos assobios produzidos pelos botos-da-tainha são descendentes e ascendentes, com o predomínio de assobios descendentes durante a pesca cooperativa. Os parâmetros acústicos analisados (frequência inicial, frequência final, frequência máxima, frequência mínima, duração, número de pontos de inclinação e número de inflexões) permitiram distinguir os assobios por módulos sociais e estratégia de forrageio. Para o segundo capítulo, a ecolocalização foi avaliada pelo teste de permutação e pelo teste t pareado. Como resultado, encontrou-se que a ecolocalização foi mais utilizada durante a pesca cooperativa e, neste comportamento, houve mais emissão deste som em momentos em que as redes de pesca foram lançadas na água. Tal padrão de uso de ecolocalização deve-se ao comportamento de pesca cooperativa, não sendo uma característica de carater individual. Assim, havendo modelagem do repertório acústico dos botos-da-tainha devido à pesca cooperativa, estes resultados se somam aos esforços para compreender as características desta interação entre botos e pescadores, bem como servem para subsidiar medidas de conservação da população e do comportamento peculiar que apresentam, principalmente no que se refere a ameaças acústicas causadas por poluição sonora antrópica. Além disso, conhecendo os parâmetros acústicos dos assobios que variam entre as atividade de forrageio e na manutenção das relações sociais dos botos, é possível avançar na compreensão da transmissão de informações através destes sons.Abstract : After decades of studies in captivity, the progresses in knowledge about bioacoustics of odontoceti in last years have counting with studies with free-ranging animals. These studies permit the investigation about behavioral and social influence in acoustic repertoire of these animals, enabling the comprehension about how acoustics signals are used and in which aspects they vary on the behavior and social relations influence. In collaboration to these investigations, the present paper studied a Tursiops truncatus resident population, that present a unique behavior and their social organization is known. ?Botos-da-tainha?, how are called the bottlenose dolphins in the region, inhabit the estuarine complex localized in Laguna city, south Brazil. The popular name of specie is due to cooperative fishery behavior that they present, interacting with artisanal fishermen. Only some bottlenose dolphins present this behavior, determining part of social modulated structure of population. Thus, these bottlenose dolphins are an excellent model to investigate influence of both factors behavioral and social in the acoustic repertoire. In this way, initially, between 2010 and 2011, were recorded sounds produced by bottlenose dolphins during cooperative fishery and foraging without fishermen participation, to evaluate possible variations in sonorous emissions. The records were made with a hydrophone Aquarium AQ-9, with frequency response at 0.01 to 100 kHz, and a recorder Sony DAT PCM-M1 (48 kHz), with upper frequency limit of 22 kHz. The sounds were digitized and analyzed through software Raven Lite version 1.0. Posteriorly, between 2013 and 2014, population records were made with the same hydrophone connected to digital portable recorder Sony PCM-M10 (96 kHz), with upper frequency limit of 48 kHz, and associated with photographic records of recorded bottlenose dolphins, to posterior photo-identification. The sounds of this period were analyzed through software Raven Pro 1.5. Analysis of both periods focus on two kinds of sonorous emissions: echolocation and whistles, and results are here presented in two chapters. In the first chapter, whistles were analyzed through of qui-square test (?²), to verify if there is difference in repertoire used during cooperative fishery comparing with foraging without interaction with fishermen; and through PCA, DFA and MANOVA tests, to investigate if cooperative fishery whistles could be differentiated, by their acoustics parameters, of whistles produced during others foraging strategies, as well as possible differentiation of whistles by social module of population. We found that bottlenose dolphins emit, principally, descending and ascending whistles, with prevalence of descending whistles during cooperative fishery. Acoustic parameters used (beginning frequency, end frequency, maximum frequency, minimum frequency, duration, number of inclination points and number of inflections) permit distinguish whistles by social module and foraging strategy. For second chapter, echolocation was evaluated by permutation test and paired t test. As a result, we found that echolocation was more used during cooperative fishery and, in this behavior, there been more emission of this sound in moments that fishery nets were casted in water. This use pattern of echolocation is due to behavior of cooperative fishery, do not being an individual character characteristic. Thus, there being acoustic repertoire modelling of ?botos-da-tainha? due to cooperative fishery, these results sum at effort to understand characteristics of this interaction between dolphins and fishermen, as well as help to subsidize conservation measures to the population and unique behavior that they present, principally with relation to acoustic threats caused by anthropic sonorous pollution. Moreover, known the acoustical parameter that varies between foraging activities and in relationship maintenance of bottlenose dolphins, it is possible progressing in transmission comprehension of information through these sounds

Ocean Noise

Scientific and societal concern about the effects of underwater sound on marine ecosystems is growing. While iconic megafauna was of initial concern, more and more taxa are being included. Some countries have joined in multi-national initiatives to measure, monitor and mitigate environmental impacts of ocean noise at large, trans-boundary spatial scales. Approaches to regulating ocean noise change as new scientific evidence becomes available, but may also differ by country. The OCEANOISE conference series has provided a platform for the exchange of scientific results, management approaches, research needs, stakeholder concerns, etc. Attendees have represented various sectors, including academia, offshore industry, defence, NGOs, consultants and government regulators. The published articles in the Special Issue cover a range of topics and applications central to ocean noise

Proceedings 2014: Selected papers from the eighteenth college-wide conference for students in languages, linguistics & literature

Your voice, my voice: Literature, language, culture, and society. Selected papers from the eigtheenth annual college-wide conference for students in languages, linguistics & literature, at the University of Hawai`i at MānoaYour voice, my voice: Literature, language, culture, and society. Selected papers from the eigtheenth annual college-wide conference for students in languages, linguistics & literature, at the University of Hawai`i at MānoaSupport for the conference was provided by the UH College of Language, Linguistics & Literature; the National Foreign Language Resource Center; and the Center for Interpretation and Translation Studies