Ученые говорят, что обнаружили «фонетический алфавит» в криках китов

Подпишитесь на научный информационный бюллетень > Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом..

Ученые совершили огромный подвиг. Они выявили ранее неизвестную сложность в общение с китами путем анализа тысяч записанных последовательностей щелчков кашалотов с помощью искусственного интеллекта.

Вариации темпа, ритма и продолжительности последовательностей щелчков китов, называемых кодами, создают богатый акустический гобелен. Эти переменные намекают на то, что киты могут комбинировать шаблоны щелчков разными способами, смешивая и сопоставляя фразы, чтобы передавать друг другу широкий спектр информации.

Что говорят кашалоты своими щелчками, остается загадкой для человеческого слуха. Тем не менее, раскрытие масштабов голосового обмена китов является важным шагом на пути к тому, чтобы связать крики китов с конкретными сообщениями или социальным поведением, сообщили ученые 7 мая в журнале. Природные коммуникации.

«Эта работа основана на большом количестве предыдущих работ, направленных на понимание криков кашалотов. Однако это первая работа, в которой начали рассматривать крики кашалотов в более широком коммуникативном контексте и в контексте обмена между китами, что сделало возможными некоторые выводы», — сказал соавтор исследования. доктор Даниэла Русдиректор Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) Массачусетского технологического института, в электронном письме.

«Понимание того, какие аспекты своих кодов они могут контролировать и изменять, помогает нам понять, как они могут кодировать информацию в своих вызовах», — сказал Рус.

Исследователи назвали свой каталог звуковых комбинаций «фонетическим алфавитом» кашалотов, сравнивая вариации последовательностей щелчков китов с воспроизведением различных фонетических звуков в человеческой речи.

Но хотя выводы команды интересны, этот термин дает ошибочное представление о голосовом взаимодействии китов, говорит он. Доктор Люк Ренделлисследователь из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании, чья работа сосредоточена на общении морских млекопитающих, в электронном письме.

«Презентация «фонетического алфавита» — ничего подобного», — сказал Ренделл, не принимавший участия в исследовании.

«То, как используется изменение темпа, совершенно отличается от того, как, скажем, мы используем элементы алфавита для построения лингвистического выражения», — сказал он. «Нет никаких доказательств этого, и это не очень полезная интерпретация, потому что она заставляет все сводить к ограниченной и несколько переоцененной перспективе «похоже ли это на человеческий язык или нет», когда существует гораздо более широкий спектр доступных интерпретаций».

Распознавание образов

Кашалоты производят свои щелчки, проталкивая воздух через орган в своей голове, называемый спермацетами, и эти звуки могут достигать 230 децибел — громче, чем запуск ракеты, и способны разорвать человеческие барабанные перепонки, — ранее сообщила в журнале другая группа ученых. Научные отчеты.

Для нового исследования ученые использовали машинное обучение для обнаружения закономерностей в аудиоданных, собранных Проект «Кашалоты Доминики», хранилище для наблюдений за кашалотами, обитающими в Карибском море. Записи представляют собой голоса примерно 60 кашалотов — подгруппы из примерно 400 китов, известной как восточно-карибский клан — и вокализации были записаны в период с 2005 по 2018 год.

Предыдущие исследования выявили 150 типов кодов у кашалотов во всем мире, но карибские киты использовали только 21 из этих кодов.

Ученые изучили время и частоту 8719 последовательностей кодов — в одиночных высказываниях китов, в хорах и при обмене вызовами и ответами между китами. При визуализации с помощью искусственного интеллекта возникли ранее невидимые шаблоны кодов.

Авторы исследования выделили в кодах четыре особенности: ритм, темп, рубато и орнаментацию. Ритм описывает последовательность интервалов между щелчками. Темп – это продолжительность всей коды. Рубато относится к вариациям продолжительности соседних кодов одного и того же ритма и темпа. А орнаментация — это «лишний щелчок», добавляемый в конце коды в группе более коротких кодов, пояснил Рус.

Эти так называемые щелчки орнамента «происходят больше в начале и конце поворотов» во время голосового обмена между китами, «ведя себя как маркеры дискурса», — сказал Рус.

Открытие того, что киты могут синхронизировать изменения темпа кода, было «действительно интересным наблюдением», сказал Ренделл.

«Меня меньше убеждает «украшение», — добавил он. «Это происходит очень редко, и я думаю, нам нужно больше доказательств того, что это не просто производственные сбои» или звуки-вставки, «например, когда мы говорим «хм» или «ошибка»».

Всего программа обнаружила 18 типов ритма, пять типов темпа, три типа рубато и два типа орнаментации. Авторы исследования сообщили, что все эти кодовые особенности можно смешивать и сопоставлять, образуя «огромный репертуар» фраз. Более того, значение может быть изменено еще больше в зависимости от расположения коды — следующей или перекрывающей другие коды — в обмене или припеве, в котором участвуют два или более китов.

Интерактивные эксперименты

«На самом деле, многие из нас десятилетиями ждали передовых технологий, которые позволят нам сделать что-то подобное!» сказал Доктор А.С. Бренда МакКоуэнпрофессор Школы ветеринарной медицины Калифорнийского университета в Дэвисе, в электронном письме.

МакКоуэн, не принимавший участия в исследовании, входил в состав другой команды, которая в 2021 году провела интерактивное исследование. “беседа” с горбатым китом в водах недалеко от Аляски. В течение примерно 20 минут любопытный кит неоднократно реагировал на запись песни горбатых, переданную с лодки ученых.

«Это конкретное воспроизведение (с горбатым китом в 2021 году) было оппортунистическим экспериментом с любознательным китом, вовлекающим нас как поведенчески, так и устно, причем полностью по собственному желанию», — сказал МакКоуэн.

Такие интерактивные эксперименты с китами, наряду с наблюдениями за поведением китов, могут стать важной частью разгадки синтаксиса последовательностей щелчков кашалотов, пишут авторы в исследовании.

Их метод машинного обучения может также оказаться полезным для изучения других типов вокализации животных, добавил МакКоуэн.

«Темп, ритм, рубато и орнамент, вероятно, встречаются и у других видов китов», — сказал МакКоуэн. «Мы уже знаем, что это относится и к песне горбатых. Но есть также свидетельства существования такого типа паттернов у других водных, наземных и древесных видов, к которым можно применить этот подход».

Но хотя этот метод и полезен для выявления определенных аспектов общения, он не является Розеттским камнем, предупредил Ренделл.

«Машинное обучение отлично подходит для поиска закономерностей в больших наборах данных, — сказал он, — но оно не создает смысла».

Минди Вайсбергер — научный писатель и медиапродюсер, чьи работы публиковались в журналах >, Scientific American и How It Works.

Для получения дополнительных новостей и информационных бюллетеней > создайте учетную запись по адресу: >.com