RAZPOZNAVANJE VRSTNO-SPECIFIČNIH VIBRACIJSKIH SIGNALOV ŠKRŽATKOV SAMCEV VRSTE A. BICINCTA »DRAGONJA« IN REPRODUKCIJA ODGOVOROV SAMICE V REALNEM ČASUKORINŠEK, Gašper (Avtor) Tuma, Tadej (Mentor) VIRANT-DOBERLET, META (Komentor) škržatkivibracijska komunikacijaavtonomni sistemstrojno učenjeŠkržatki spadajo v skupino najpomembnejših prenašalcev bolezni rastlin. Razpoznavanje in lokalizacija potencialnih partnerjev poteka izključno z vrstno in spolno-specifičnimi vibracijskimi signali, ki se izmenjujejo v natančno koordiniranih duetih. V pričujočem delu je predstavljen avtonomni sistem AS1 za razpoznavanje pozivov samcev Aphrodes bicincta “Dragonja” in reprodukcijo odgovorov samice v realnem času. Navedena vrsta škržatkov je bila izbrana zaradi kompleksne strukture dueta, kjer se morajo odgovori samice zgoditi v kratkih (47–175 ms) intervalih med ponavljajočimi se elementi napeva samca, da jih ta začne iskati. Ker se pozivi samca prenašajo prek rastline, se med iskanjem spreminjajo registrirani frekvenčni parametri njegovih pozivov. Zasnovani in izdelani sta bili strojna oprema na osnovi digitalnega signalnega kontrolerja in ustrezna programska oprema AS. Algoritem AS je osnovan na metodah za razpoznavanje človeškega govora in je v grobem sestavljen iz luščenja in razvrščanja značilk. Uporabljene značilke so bili kepstralni koeficienti linearnega napovedovanja, izvedena je bila tudi primerjava računskega časa z linearnimi kepstralnimi koeficienti. Na osnovi simulacij natančnosti razpoznavanja in meritev računskih časov različnih razvrščevalnikov, specifičnega modela mešanih Gaussovih porazdelitev, metode podpornih vektorjev ter večplastnega perceptrona je bila za vedenjski poskus izbrana zadnja metoda. Zasnovan je bil tudi algoritem za pripravo učne množice za nadzorovano učenje razvrščevalnikov. Za preprečevanje vnosa iz šuma izračunanih značilk v razvrščevalnik je bil uporabljen detektor na Autonomous System osnovi sledenja vrha pasovno omejenega spektra linearnega napovedovanja. Za hitrejšo analizo avdio posnetkov, pridobljenih med vedenjskim poskusom, je bil zasnovan algoritem, ki avtomatsko izlušči relevantne karakteristične parametre. Navedeni algoritem bi bilo možno uporabiti tudi na ostalih vrstah z podobno frekvenčno-časovno strukturo vibracijskih signalov. Uspešnost delovanja AS je bila preverjena z vedenjskimi poskusi z živimi samci. Algoritem AS je uspešno razpoznal vibracijske signale A. bicincta “Dragonja” iz šuma okolice. Hitra identifikacija v realnem času je omogočila sinhronizirano predvajanje odgovorov samic. Statistične razlike v deležu samcev, ki so vzpostavili duet med AS, in živo samico ni bilo. Prav tako ni bilo razlike med uspešnostjo razpoznavanja pozivnih napevov samcev med živo samico in AS. AS je z oponašanjem dueta samice uspelo privabiti samce do vira odgovorov samice. Na osnovi rezultatov vedenjskih poskusov so bile narejene simulacije spektralnega odštevanja in meritve računske zahtevnosti te metode. Navedena metoda je izboljšala razmerje posnetkov signal-šum s pozivi samcev za 26 dB. Primerna je tudi za obdelavo signalov v realnem času na AS. Raziskane so bile tudi metode za zmanjševanje vpliva rastline na predvajani signal, ki temeljijo na inverznem filtriranju predvajanega signala. Na osnovi rezultatov simulacij metode adaptivnega filtriranja LMS2 in metode linearnega napovedovanja je bila izbrana slednja za preliminarne teste AS na rastlini. Metoda linearnega napovedovanja je uspešno zmanjšala vpliv rastline na frekvenčne parametre predvajanega signala v točki merjenja. Primarno je AS orodje za študijo vibracijske komunikacije. Na osnovi rezultatov nadaljnjih študij bi lahko za nadzor škodljivcev razvili sisteme, ki namesto pesticidov uporabljajo vibracijsko komunikacijo. Kljub trenutnim omejitvam glede zajemanja in reprodukcije vibracijskih signalov predstavlja AS izhodišče za izdelavo vibracijske pasti, ki bi privabljala in ujela samce ter prekinila razmnoževalni cikel škodljivcev.20172017-03-20 13:30:01Doktorsko delo/naloga91112sl