[Перевод] Учёные разобрали песни китов на «алфавит»

Кашалоты, плавая вместе, издают последовательности щелчков, что позволяет предположить, что они общаются на сложном языке.

С тех пор как почти 60 лет назад были обнаружены песни китов, учёные пытаются расшифровать их слова. Создают ли животные сложные сообщения, похожие на человеческий язык? Или обмениваются более простыми фрагментами информации, как это делают танцующие пчёлы? Или они передают что-то ещё, чего мы пока не понимаем?

В 2020 году команда морских биологов и компьютерных учёных объединила усилия, чтобы проанализировать песни кашалотов — серых левиафанов, плавающих в большинстве океанов мира. Во вторник учёные сообщили, что киты используют гораздо более богатый набор звуков, чем было известно ранее; учёные назвали его «фонетическим алфавитом кашалотов».

У людей тоже есть фонетический алфавит, с помощью которого мы создаём практически бесконечное количество слов. Но Шейн Геро, морской биолог из Карлтонского университета в Оттаве и один из авторов исследования, говорит, что пока неясно, превращаются ли фонетические звуки кашалотов в язык.

«Фундаментальное сходство, которое мы обнаружили, действительно восхищает, — сказал доктор Геро. Это полностью изменило наш дальнейший подход к исследованию».

С 2005 года доктор Геро и его коллеги следили за кланом из 400 кашалотов вокруг Доминики, островного государства в восточной части Карибского бассейна, прослушивая их с помощью подводных микрофонов и помечая некоторых животных датчиками.

Кашалоты не издают жутковатых мелодий, свойственных горбатым китам, и ставших сенсацией в 1960-х годах. Вместо этого они издают щелчки, которые звучат как нечто среднее между азбукой Морзе и скрипом двери. Кашалоты обычно выдают звуковые импульсы от трёх до 40 щелчков, называемые кодами. Обычно они поют эти коды, плавая вместе, что позволяет предположить, что они общаются друг с другом.

За годы работы доктор Геро и его коллеги проанализировали тысячи часов записей подводных шумов. Оказалось, что коды кашалотов делятся на разные типы.

Например, один тип, называемый «1+1+3», состоит из двух щелчков, разделённых паузой, за которыми следуют три быстрых щелчка подряд.

При поддержке филантропов доктор Геро и его коллеги начали «Проект CETI» (от «Cetacean Translation Initiative»), чтобы выяснить, смогут ли искусственный интеллект и другие компьютерные достижения расшифровать песни китов. (Это название – отсылка к SETI, знаменитому проекту поиска внеземной жизни; семейство китов в науке называют cetaceans).

В рамках проекта Пратюша Шарма, аспирантка факультета информатики МТИ, по-новому взглянула на данные, полученные в Доминике. Но её разочаровало то, как биологи их визуализировали.

На экране компьютера коды выглядели как ряд точек вдоль горизонтальной линии, каждая из которых означала щелчок. Г-же Шарма было трудно сравнивать коды, особенно когда два или более кита пели друг над другом. Поэтому она отобразила щелчки каждой коды в виде точек на вертикальной линии, а затем расположила коды вдоль горизонтальной линии в зависимости от времени начала каждой из них.

Используя новую схему, г-жа Шарма увидела нечто новое. Когда кашалот повторял коду, он иногда растягивал время между щелчками, а затем постепенно сокращал его. Г-жа Шарма и её коллеги назвали это явление «рубато» — музыкальным термином, означающим ускорение темпа, а затем его замедление.

Доктор Геро был поражён тем, что г-жа Шарма смогла разглядеть в песнях кашалотов нечто такое, чего он и его коллеги не замечали в течение многих лет. «Мы не смотрели на это с такой стороны», — сказал он.

Коды настолько быстры, что человеческое ухо может пропустить рубато. Но исследователи обнаружили эту закономерность в тысячах записанных кодов.

Исследователи считают, что рубато играет важную роль в общении китов. Они обнаружили, что после того, как один кит использовал рубато, соседние киты быстро повторяли изменение темпа своими кодами.

Новые визуализации г-жи Шарма также показали, что кашалоты иногда добавляют дополнительный щелчок в конце коды — такое поведение они называют украшательством. Учёные нашли доказательства того, что дополнительные щелчки были не просто бессмысленным украшением. Киты, возглавлявшие группы, часто использовали орнаментацию, после чего их последователи нередко отвечали своими кодами.

Анализ показал, что обычный каталог кодов кашалотов не может отразить всю их сложность. Например, кашалоты могут издавать коду 1+1+3, которая длится четыре пятых секунды, или одну секунду, или 1,25 секунды. Другие коды могут длиться только треть секунды или полсекунды.

В общей сложности исследователи выявили 156 различных код, каждая из которых отличается сочетанием темпа, ритма, рубато и орнамента. Доктор Геро говорит, что эта вариативность поразительно похожа на то, как люди сочетают движения губ и языка, чтобы произвести набор фонетических звуков.

Отдельный звук, например «ба» или «на», сам по себе не несёт никакой смысловой нагрузки. Но мы можем объединять их в осмысленные слова, например «банан». Исследователи предположили, что кашалоты могут сочетать особенности коды для передачи смысла подобным образом.

Другие эксперты заявили, что алфавит китов — это захватывающее достижение. Однако, по их мнению, коды кашалотов могут быть больше похожи на музыку, чем на язык.

«Музыка может оказывать сильное влияние на эмоции, не передавая при этом информации», — говорит Тейлор Херш, биоакустик из Орегонского университета.

Джейкоб Андреас, специалист по информатике из Массачусетского технологического института и автор исследования, говорит, что алфавит позволяет исследователям глубже изучить песни китов. «Теперь у нас есть всё необходимое для того, чтобы приступить к решению гораздо более амбициозной и долгосрочной задачи проекта CETI — выяснить, что всё это на самом деле означает».

Микрофоны, установленные в Карибском бассейне, круглосуточно улавливают звуки океана, а учёные программируют компьютеры, чтобы научиться выделять песни кашалотов из фонового шума.

Доктор Андреас и его коллеги также обучают программы искусственного интеллекта, похожие на ChatGPT. Прослушивая песни кашалотов, эти модели могут научиться распознавать не только рубато и орнаменты, но и другие особенности, которые учёные упустили.

Есть надежда, что компьютеры смогут сами сочинять песни китов, которые затем можно будет проигрывать китам.

Другие эксперты относятся к этой затее скептически. Люк Ренделл, морской биолог из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия), опасается, что модели искусственного интеллекта предполагают, что песни китов — это своего рода язык, а не что-то более похожее на музыку.

«Я не сомневаюсь, что можно создать языковую модель, которая научится воспроизводить последовательности, похожие на песни кашалотов», — говорит доктор Ренделл. «Но это всё, что вы получите».