内容摘要：利用機器學習、麻省理工學院CSAIL和CETI項目，研究人員揭示了抹香鯨交流中複雜的、類似語言的結構，以及上下文敏感和組合元素。來源：uux.cn/AmandaCotton（神秘的地球uux.cn）據

利用機器學習、麻省理工學院CSAIL和CETI項目，研究人員揭示了抹香鯨交流中複雜的、類似語言的結構，以及上下文敏感和組合元素。來源：uux.cn/Amanda Cotton
（神秘的地球uux.cn）據麻省理工學院（Rachel Gordon）：數千年來，鯨魚的誘惑激發了人類的意識，使這些海洋巨人成為深海中神秘的居民。從聖經中的《利維坦》到赫爾曼·梅爾維爾令人敬畏的《白鯨》，鯨魚一直是神話和民間傳說的中心。盡管鯨類學或鯨魚科學在過去一個世紀裏提高了我們對這些海洋哺乳動物的了解，但研究鯨魚仍然是一個巨大的挑戰。
現在，多虧了機器學習，我們更接近於理解這些溫和的巨人了。麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）和鯨目翻譯倡議（CETI）項目的研究人員最近使用算法解碼了“抹香鯨音標”，揭示了抹香鯨通信中類似於其他動物物種的人類語音和通信係統的複雜結構。
在《自然通訊》上發表的一項新的開放獲取研究中，這項研究表明，抹香鯨用來交流的密碼，或短暫的點擊，在結構上會因對話環境的不同而有很大差異，這揭示了一個比以前理解的要複雜得多的交流係統。
多明尼加抹香鯨項目從東加勒比抹香鯨家族收集的9000尾鱈魚被證明是揭示這些生物複雜通信係統的重要起點。除了數據金礦，該團隊還使用了多種算法進行模式識別和分類，以及在身體記錄設備上。事實證明，抹香鯨的交流確實不是隨機的或簡單的，而是以複雜的組合方式構建的。
研究人員確定了一種“抹香鯨語音字母表”，研究人員稱之為“節奏”、“節拍”、“rubato”和“裝飾”的各種元素相互作用，形成了大量可區分的尾音。例如，鯨魚會根據對話上下文係統地調整尾音的某些方麵，比如平穩地改變叫聲的持續時間——rubato——或者增加額外的裝飾性點擊。但更值得注意的是，他們發現這些尾音的基本組成部分可以以組合的方式組合在一起，使鯨魚能夠構建出大量不同的發聲曲目。
這些實驗是使用部署在東加勒比部族鯨魚身上的聲學生物記錄標簽（特別是所謂的“D標簽”）進行的。這些標簽捕捉到了鯨魚聲音模式的複雜細節。通過開發新的可視化和數據分析技術，CSAIL的研究人員發現，個體抹香鯨可以在長時間的交換中發出各種密碼子模式，而不僅僅是重複相同的密碼子。他們說，這些模式是微妙的，包括其他鯨魚也會產生和識別的細粒度變化。
CSAIL主任、麻省理工學院電氣工程與計算機科學教授Daniela Rus表示：“我們正在冒險進入未知領域，在沒有任何預先存在的地麵實況數據的情況下破解抹香鯨通信的奧秘。”。
“使用機器學習對於識別他們交流的特征和預測他們接下來會說什麽很重要。我們的發現表明了結構化信息內容的存在，也挑戰了許多語言學家普遍認為的複雜交流是人類獨有的觀點。”
“這是朝著表明其他物種具有迄今為止尚未確定的溝通複雜性水平邁出的一步，與行為有著深刻的聯係。我們的下一步旨在解讀這些溝通背後的含義，並探索所說的話與群體行為之間的社會層麵的相關性。”
到處亂跑
抹香鯨是所有已知動物中大腦最大的。這伴隨著家庭和文化群體之間非常複雜的社會行為，需要強有力的溝通和協調，尤其是在深海狩獵等壓力重重的環境中。
鯨魚在很大程度上要歸功於羅傑·佩恩，前CETI項目顧問、鯨魚生物學家、自然保護主義者和麥克阿瑟研究員，他是闡釋鯨魚音樂生涯的重要人物。佩恩在1971年著名的《科學》雜誌文章《座頭鯨之歌》中記錄了鯨魚是如何唱歌的。他的工作後來推動了“拯救鯨魚”運動，這是一項成功而及時的保護倡議。
“羅傑的研究突出了科學對社會的影響。他發現鯨魚會唱歌，這導致了《海洋哺乳動物保護法》的出台，並幫助拯救了幾個鯨魚物種免於滅絕。這項跨學科研究現在讓我們離了解抹香鯨在說什麽又近了一步，”CETI項目的負責人和創始人、紐約城市大學傑出生物學教授David Gruber說。
今天，CETI即將進行的研究旨在辨別節奏、節奏、裝飾和rubato等元素是否具有特定的交際意圖，從而有可能深入了解“模式的二元性”——一種簡單元素結合在一起傳達複雜意義的語言現象，這種意義以前被認為是人類語言獨有的。
我們中間的外星人
“我們研究的一個有趣的方麵是，它與接觸外來物種的假設場景相似。這是關於了解一個具有完全不同環境和通信協議的物種，它們的相互作用與人類規範明顯不同，”CSAIL附屬機構EECS的麻省理工學院博士生、該研究的主要作者Pratyusha Sharma說。
“我們正在探索如何解釋它們交流中的基本意義單位。這不僅僅是教動物人類語言的一個子集，而是在它們獨特的生物和環境限製下解碼自然進化的交流係統。從本質上講，我們的工作可以為破譯‘外星文明’如何交流奠定基礎，為創建算法或係統來理解完全陌生的交流形式提供見解。”
賓夕法尼亞大學心理學榮譽退休教授Robert Seyfarth沒有參與這項研究，他說：“許多動物物種都有幾種不同信號的庫，但我們才剛剛開始揭示它們將這些信號結合起來創造新信息的程度。”。
“科學家們特別感興趣的是，信號組合是否因其所處的社會或生態環境而變化，以及信號組合在多大程度上遵循聽眾所認可的可辨別的‘規則’。對於海洋哺乳動物來說，這個問題尤其具有挑戰性，因為科學家通常無法看到它們的受試者，也無法完全詳細地識別交流的環境。”
“盡管如此，這篇論文提供了抹香鯨叫聲組合的新的、誘人的細節以及它們背後的規則。”