Niedawna analiza dźwięków podobnych do klikania wydawanych przez kaszaloty spermacetowate sugeruje, że reprezentują one rodzaj alfabetu, który stanowi podstawę złożonego systemu komunikacji. Co ciekawe, alfabet kaszalota jest zaskakująco podobny w strukturze i złożoności do języka ludzkiego.
Uczenie maszynowe pozwala na nieco lepsze zrozumienie odgłosów wydawanych przez kaszaloty spermacetowate (Physeter makrocephalus). Walenie te mają największe mózgi wśród wszystkich żyjących obecnie zwierząt na Ziemi. Wydają też najgłośniejsze dźwięki, które przypominają klikanie. Dźwięki te, jak uważają badacze, służą wielorybom do echolokacji podczas zanurzeń na duże głębokości, ale też do komunikacji.
W niedawnych badaniach, które ukazały się na łamach pisma "Nature Communication" (DOI: 10.1038/s41467-024-47221-8), naukowcy z MIT oraz z projektu CETI (Cetacean Translation Initiative) wykorzystali algorytmy do dekodowania "alfabetu fonetycznego kaszalotów", ujawniając wyrafinowane struktury, podobne do fonetyki człowieka.
Jak ustalili badacze, odgłosy kaszalotów, czyli krótkie serie kliknięć przypominające operatora telegrafu wystukującego alfabet Morse'a, różnią się znacznie pod względem struktury w zależności od kontekstu, co pokazuje, że system ich komunikacji jest znacznie bardziej skomplikowany, niż dotychczas sądzono.
Badacze analizowali zachowania kaszalotów spermacetowatych z tej samej rodziny z Morza Karaibskiego. Rejestrowali wydawane przez nie dźwięki i przez lata zgromadzili blisko dziewięć tys. odrębnych fraz, czy też kodów, jak nazywają je badacze. Słuchając kliknięć waleni, można odnieść wrażenie, że wydają w kółko ten sam dźwięk, ale dopiero nowa technologia odsłoniła złożoność tych "konwersacji".
Różne cechy charakterystycznych kliknięć, w tym subtelne zmiany tempa i rytmu, sugerują, że kaszaloty potrafią przekazywać znacznie bogatszą ilość informacji, niż wcześniej sądzono. Naukowcy mają nadzieję, że pewnego dnia uda im się zrozumieć te interakcje na tyle dobrze, aby je dokładnie rozszyfrować, a nawet wziąć w nich udział.
Do analizy dużej bazy zarejestrowanych dźwięków kaszalotów zespół wykorzystał szereg algorytmów uczenia maszynowego. Naukowcy przeanalizowali także dane zebrane przez urządzenia montowane na ciałach zwierząt. Dzięki temu udało się rozpoznać i sklasyfikować wzorce charakterystycznych kliknięć. Okazało się, że komunikacja kaszalotów nie była przypadkowa ani uproszczona, ale raczej zorganizowana w złożony sposób.
Naukowcy zidentyfikowali coś w rodzaju "alfabetu fonetycznego kaszalota", w którym różne elementy współdziałają, tworząc szeroką gamę rozpoznawalnych kodów. Wieloryby systematycznie modulowały pewne aspekty swoich kodów w oparciu o kontekst "konwersacji", na przykład płynnie zmieniając czas trwania rozmów lub dodając dodatkowe kliknięcia. Badacze zauważyli też, że podstawowe elementy składowe tych kodów można łączyć, co umożliwia wielorybom konstruowanie szerokiego repertuaru odrębnych wokalizacji.
Badacze odkryli, że poszczególne osobniki mogą wydawać różne wzory kodów podczas długich wymian, a nie tylko powtórzenia tego samego kodu. Twierdzą też, że te wzorce są zniuansowane i zawierają drobne różnice, które wytwarzają i rozpoznają również inne wieloryby.
— Wyruszamy w nieznane, aby rozszyfrować tajemnice komunikacji kaszalotów bez żadnych wcześniejszych danych — mówi Daniela Rus z MIT. — Korzystanie z uczenia maszynowego jest ważne dla identyfikowania cech ich komunikacji i przewidywania, co powiedzą dalej. Nasze odkrycia wskazują na obecność uporządkowanej treści informacyjnej, a także podważają panujące wśród wielu lingwistów przekonanie, że złożona komunikacja jest charakterystyczna wyłącznie dla ludzi — dodaje.
Naukowcy sklasyfikowali kody wielorybów według tych, które trwały długo i krótko, z podobnymi przerwami czasowymi pomiędzy kliknięciami lub bez. Dzięki temu odkryli nowe, charakterystyczne cechy.
Na przykład dostrzegli, że w 4 proc. przypadków jeden ze wzorców kodu został opatrzony dodatkowym kliknięciem. Doszli do wniosku, że była to zmodyfikowana wersja krótkiego kodu, a nie inna, dłuższa fraza. Naukowcy nazwali to dodatkowe kliknięcie "ozdobą". Kliknięcie to nie pojawiało się losowo. Zdarzało się zwykle w określonych momentach spotkania wieloryba z wielorybem. Na przykład na początku i na końcu serii zawołań lub kiedy wieloryb, płynąc w grupie, zaczął klikać wraz z wielorybem prowadzącym.
Analiza zespołu ujawniła również subtelną zmianę tempa w "konwersacjach" kaszalotów. Również w tym przypadku zjawisko to zostało powiązane z interakcjami między wielorybami. Kiedy jeden osobnik zmieniał tempo kliknięć, drugi wieloryb odzwierciedlał tę zmianę, nawet jeśli emitował inne kody. Naukowcy wyodrębnili około 300 jednostek komunikacyjnych między wielorybami z Morza Karaibskiego.
— Nie wiemy, o czym mówią, ale fakt, że używają różnych kombinacji kliknięć, jest już bardzo interesujący — mówi Pratyusha Sharma z MIT, główna autorka badania. Pozornie pozbawione znaczenia dźwięki w każdym kodzie, połączone na różne sposoby w celu stworzenia wielu opcji, są wzorcem podobnym do ludzkiej mowy.
Obcy wśród nas
— Jednym z intrygujących aspektów naszych badań jest to, że pokrywają się one z hipotetycznym scenariuszem kontaktowania się z obcymi. Chodzi o zrozumienie gatunku żyjącego w zupełnie innym środowisku, którego interakcje wyraźnie odbiegają od ludzkich norm – mówi Sharma. — Badamy, jak interpretować podstawowe jednostki znaczeniowe w ich komunikacji. Nie chodzi tu o nauczenie zwierząt ludzkiego języka, ale o dekodowanie naturalnie wyewoluowanego systemu komunikacji w ramach ich unikalnych ograniczeń biologicznych i środowiskowych. Zasadniczo nasza praca może położyć podwaliny pod rozszyfrowanie sposobu, w jaki obca cywilizacja może się komunikować, zapewniając wgląd w tworzenie algorytmów lub systemów pozwalających zrozumieć całkowicie nieznane formy komunikacji – dodaje.
Wiele gatunków zwierząt dysponuje repertuarem zaledwie kilku odrębnych sygnałów, ale naukowcy dopiero zaczynają odkrywać, w jakim sposób zwierzęta łączą te sygnały, tworząc nowe komunikaty.
Nie wiadomo, czy kombinacje sygnałów różnią się w zależności od kontekstu społecznego lub ekologicznego oraz czy podlegają jakimś zasadom rozpoznawanym przez słuchaczy. Problem jest szczególnie trudny w przypadku ssaków morskich, ponieważ naukowcy zwykle nie są w stanie zobaczyć obiektów, którymi się zajmują, co ogranicza określenie kontekstu komunikacji.
fot. Gabriel Barathieu, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons
