צפרות: יותר מסתם בוקר שקט עם משקפת

אל שורת המדעים העוסקים בעיבוד נתונים עתק (ביג דאטה) הצטרף באחרונה תחום האקולוגיה, הנסמך יותר ויותר על כלים לעיבוד נתונים “כבדים”. כלים אלה מיושמים בהצלחה במגוון מחקרי אקולוגיה – החל ממחקרי חישה מרחוק של סביבות (איסוף מידע מאזור נתון ללא מגע ישיר עמו) ועד מחקרי גנום של אוכלוסיות דינמיות. אם בעבר היינו חושבים על אקולוגיה בתור מדע מבוסס תצפיות ומניפולציות ניסוייות, הרי שכיום, עם ההתפתחויות המהירות בתחום מדע הנתונים, ההגדרה הזאת מתרחבת. קיומן של סביבות עשירות בנתונים לצד היכולת המתפתחת לאסוף ולעבד את אותם נתונים – היא קריאת תיגר על האקולוגיה המסורתית, הדוחפת אקולוגים רבים להרחיב את ארגז הכלים האנליטי שלהם כדי לעמוד בקצב.

העבודה המתבצעת במעבדתו של פרופ’ רן נתן לאקולוגיה של התנועה באוניברסיטה העברית היא דוגמה מרתקת למהפכה המתחוללת בתחום. פרופ’ נתן לוקח את תחום הצפרות רמה אחת קדימה, תוך שימוש במכשירי רישום נתונים למעקב אחר עופות פראיים מרחוק, במהלך מסעם מאירופה לאפריקה ובחזרה. בין היתר, מכשירים אלו אוספים נתוניGPS  ומשמשים למדידת תאוצה תלת-צירית (tri-axial) בהתבסס על נתוני ACC; בניתוח התנהגות ציפורים בתעופה, נתוני ה-GPS מספקים את התשובה לשאלת ה”איפה?” ואילו נתוני ה-ACC עונים על ה”איך?”.

נתוני ACC, הקשורים לכוח ואנרגיה ומפיקים את סיגנל התאוצה של הציפור, מאפשרים לחשב בקלות הוצאה אנרגטית. אפשר להשתמש בהם גם כדי לאפיין התנהגויות של ציפורים, אבל האפיון הזה חייב להיות מעוגן בהתבוננות בשטח, דבר שעלול להיות קשה ליישום ומגביל את השימושיות שלו בקרב חוקרי סביבה. אולם לאחרונה, קבוצת חוקרים מהאוניברסיטה העברית – ד”ר יחזקאל רשף, ד”ר שי רוטיקה, ד”ר רועי הראל, ד”ר אור שפיגל ופרופ’ רן נתן – שיפרו באופן משמעותי את הנגישות לסיווג התנהגויות מבוסס חישה מרחוק על-ידי פיתוח כלי יישומי מתקדם למיון נתונים, הזמין לשימוש דרך אפליקציית רשת ידידותית למשמש.[1] האפליקציה, ששמה “AcceleRate”, יודעת לאמן, להמחיש וליישם שבעה מודלים (לדוגמה: עץ החלטות, רשת עצבית מלאכותית) ללמידה מונחית של מצבי התנהגות על בסיס מדידות ACC.

פיתוח זה זוכה לפופולריות גוברת בקרב חוקרי סביבה, שכבר מיישמים אותו בהצלחה באמצעות אפליקצייתAcceleRater  או שיטות דומות, לסיווג של מגוון מינים כגון חסידות לבנות, דובי קוטב, צבי ים ופרות. הרחבות לכלי המקורי כבר נמצאות תחת פיתוח. על אחד הפיתוחים האחרונים אחראים ד”ר רשף והקולגות שלו, בשיתוף עם פרופ’ דפנה וינשל מביה”ס להנדסה ומדעי המחשב באוניברסיטה העברית; יחד פיתחו החוקרים שיטת למידה בלתי מונחית לניתוח מצבי הנהגות דרך תיעוד תאוצה, שאינה תלויה בהסתמכות על נתונים מאלפי תצפיות שדה.[2] [3]

כאשר טווח הראייה של “המשקפת” שלנו מתרחב מעבר לגבולות החצר האחורית, האפשרויות הן אינסופיות. הודות להתפתחויות הטכנולוגיות של השנים האחרונות, כלי מעקב מרחוק פותחים לנו צוהר אל הביולוגיה של עופות במקומות מרוחקים, שעבר היו מחוץ להישג יד. במקביל, יישומים אנליטיים מתקדמים מחזקים את האחיזה של כלי המחקר החדשים הללו בתחומים החשובים מתמיד של מדע הסביבה, בדגש על שימור וניהול משאבי טבע.

[1] רשף ואחרים, 2014:
https://movementecologyjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40462-014-0027-0

[2] רשף ואחרים, 2015: https://ieeexplore.ieee.org/document/7344781

[3] רשף ואחרים, 2016: https://link.springer.com/article/10.1007/s41060-016-0003-4