Открыт «алфавит» кашалота благодаря машинному обучению

Исследователи из MIT CSAIL и Project CETI считают, что с помощью технологий машинного обучения им удалось разгадать своеобразный «алфавит» кашалотов. Результаты исследования, опубликованные под названием «Контекстуальная и комбинаторная структура в вокализации кашалотов», указывают на ключевой прорыв в нашем понимании коммуникации китообразных.

Исследование посвящено кодам - сериям щелчков, которые выполняют различные лингвистические функции. «Мы обнаружили, что существует ранее не описанная вариативность в структуре коды», - рассказала TechCrunch директор CSAIL Даниэла Рус. «Мы обнаружили, что типы коды не произвольны, а скорее образуют недавно открытую комбинаторную систему кодирования».

Хотя вокализация китов является ключевым объектом исследований уже несколько десятилетий, авторы нового исследования считают, что им удалось обнаружить целый ряд ранее неизвестных нюансов в речи болтливых морских млекопитающих. В статье отмечается, что в предыдущих исследованиях было отмечено 150 различных кодов кашалотов.

«Было показано, что часть из них кодирует информацию о принадлежности к клану и призывнику», - поясняется в статье. «Однако почти все остальное о коммуникационной системе кашалотов, включая основные вопросы о ее структуре и способности нести информацию, остается неизвестным».Команды опирались на работы Роджера Пейна, новаторского морского биолога, скончавшегося в июне прошлого года. Самая влиятельная работа Пэйна касалась песен горбатых китов. «Он вдохновил нас на то, чтобы использовать самые передовые технологии для более глубокого понимания китов», - говорит Рус.

Команды использовали решения машинного обучения для анализа набора данных из 8 719 кодовых песен кашалотов, собранных исследователем Шейном Геро у побережья небольшого восточно-карибского острова Доминика.

«Мы получали исходные данные, а затем настраивали наше машинное обучение, чтобы лучше визуализировать и лучше понимать», - объясняет Рус. «А затем мы анализировали полученные результаты вместе с биологом».

Метод команды отличается от прежних анализов, в которых изучались отдельные коды. Более богатая картина складывается, когда звуки изучаются в контексте, как обмен между китами. Контекстные детали классифицируются с помощью музыкальной терминологии. К ним относятся темп, ритм, орнамент и рубато. В результате команда выделила то, что она называет фонетическим алфавитом кашалотов.

«Этот фонетический алфавит позволяет систематически объяснить наблюдаемую вариативность в структуре коды», - говорит Рус. «Мы считаем, что, возможно, это первый случай за пределами человеческого языка, когда коммуникация представляет собой пример лингвистической концепции двойственности паттернов. Это относится к набору индивидуально бессмысленных элементов, которые могут быть объединены в более крупные осмысленные единицы.Несмотря на то, что прорыв в этой области является захватывающим для всех участников, предстоит еще много работы, сначала с кашалотами, а затем, возможно, и с другими видами, например, горбатыми китами.

«Мы решили обратиться к кашалотам, потому что у нас есть обширный набор данных, и у нас есть возможность собрать гораздо больше данных», - говорит Рус. Кроме того, поскольку щелчки образуют своего рода дискретную коммуникационную систему, ее гораздо легче анализировать, чем непрерывную». Но даже работа Роджера Пейна показала, что песни горбатых китов не случайны. Есть сегменты, которые повторяются, и в них есть интересная структура. Мы просто не успели провести глубокое исследование».