음향 이용한 AI 기계학습…강‧연못 등 담수 생태계 보호 활용

[아이티데일리] 담수 생태계는 지구 환경 보존의 필수 영역이다. 자연과 인류를 모두 유지하는 풍부한 생명체로 가득 차 있기 때문이다. 호수, 강, 연못은 생물의 다양성을 유지하며 수많은 생물 종들에 안식처를 제공한다. 그러나 그들은 취약하고 오염, 남용 및 기후 변화의 위협을 받고 있다. 생태계 보존을 위해 전문가들은 새로운 방법을 찾고 있으며, 특히 인공지능(AI)의 역할에 주목하고 있다고 어스아일랜드저널이 전했다.

풍부한 생물 다양성은 건강한 생태계를 의미한다. 담수 생태계의 생물 다양성을 탐구하는 기존의 방법은 침습적(검사장비 등을 직접 침투시키는 방식)이어서 서식지와 유기체를 방해하거나 해치는 경우가 많다. 비침습적 방법을 찾는 것이 생물 다양성 보존에 필수적이다.

피레네 생태학연구소의 생태학자 잭 그린할은 최근 음향을 이용한 새로운 담수 생물 생태계 측정 방법을 고안했다. 사운드스케이프(소리 풍경)를 사용해 다양한 생물종을 탐구하고 전체 생태계의 모습을 그린 것. 그는 연구 결과를 저널에 발표했다. 그가 설명하는 사운드스케이프는 환경의 모든 소리를 포착해 수집된 정보로 만들어진 생태 풍경을 의미한다.

그린할은 저널에서 "전 세계 대부분의 인간이 담수 생태계 인근에 거주하고 담수에 의존함에 따라 담수 생물 다양성이 심각하게 줄어들고 있다. 과도한 개발과 생태계의 유지 사이에 갈등이 심각하다"며 "인간 생활권이 급속히 확대되면서 담수 생태계에 가해지는 압력은 계속 증가하고 있다"고 지적했다.

그는 "소리로 자연을 관찰하는 것은 완전히 새로운 관점이며 이는 자연 보호에 도움을 주는 많은 정보를 보여준다"라며 "건강한 담수는 열대우림처럼 들리는데, 곤충들은 물론 식물들의 소리까지 다양하게 포착한다“고 말했다.

사운드스케이프는 한 지역의 생물 다양성을 평가하고, 산림 전용이나 서식지 황폐화와 같은 환경 변화를 감지하고, 생태계 내에서 일어나는 생명의 다양성을 촉진하는 데 사용될 수 있다고 강조한다. 그리고 여기에서 핵심 역할을 수행하는 도구가 바로 AI이다.

그린할은 식물과 곤충이 만들어내는 소리를 모으기 위해 하이드로폰이라고 불리는 수중 마이크를 사용했다. 마이크를 물에 담근 후 3개월 동안 다섯 개의 연못에서 나오는 소리를 녹음하여 840시간 분량의 수중 음향 녹음을 수집했다. 그는 현재 전 세계 전문가들과 협력, 광범위한 오디오 라이브러리를 구축하고 있다.

사운드스케이프 탐색으로 방대한 양의 데이터가 만들어지고 있다. 50개의 마이크가 몇 달, 심지어 몇 년 동안 밤낮으로 5시간 동안 녹음하고 있다. 현재는 막대한 양의 생태 소리 데이터를 신속하게 처리할 수 있다고 한다. 그 분류와 처리, 분석을 기계학습 모델로 특화된 AI 도구가 담당한다.

지상 및 해양 환경의 음향 녹음 분석에 AI를 사용하는 것도 크게 주목받고 있다. 아부다비에 본사를 둔 팔미어(Palmear)는 AI와 음향의 힘을 활용하여 해충을 탐지하며, 전 세계적으로 야자수를 보호하는 데 활용하고 있다. AI는 나무 소리를 분석하고 해충 감염을 정확하게 파악함으로써 정확한 위치 추적과 구제를 지원한다.

데이터에 대한 AI의 지속적인 학습 능력은 다양한 해충 소리를 인식하고 구별하는 능력을 향상시키고, 궁극적으로 시간이 지남에 따라 효과를 높인다. 또 소리를 해석하는 시스템의 적합성은 토양 생물 다양성을 평가하고 재생 농업을 촉진하여 더 건강하고 생산적인 생태계 구축에 기여한다. 팔미어는 "AI는 생물 음향학으로 생물 다양성을 측정하는 강력하고 비침습적인 도구이며, 생물 종을 감지하고 보호하는 방법 개발을 가능하게 한다” 설명했다.

다만 AI는 여전히 담수 사운드스케이프에 완벽히 적용되지는 않고 있다. 다양한 종들의 각기 다른 음향을 체계적으로 분류하는 단계까지는 도달하지 못한 것으로 풀이된다. 각각의 종들을 자동으로 인식할 수 있는 방법을 찾는 과정에 있다.

환경 보호론자들은 인간이 유발한 기후 변화 압력에 대응, 담수 생태계에 대한 구체적인 정보와 생물 다양성을 AI를 통해 신속하게 이해할 수 있을 것으로 예상한다. 기계 학습을 이용해 정확도가 높아지리라는 것. 그렇게 되면 담수 생태계 보존에 대한 인간의 인식을 전환하는 데도 도움이 될 수 있을 것이라는 기대다.