Melden Sie sich für den Wissenschaftsnewsletter „Wonder Theory“ von CNN an. Entdecken Sie das Universum mit Informationen zu faszinierenden Entdeckungen, wissenschaftlichen Fortschritten und vielem mehr..
Wissenschaftler haben eine echte Leistung vollbracht. Sie identifizierten eine bisher unbekannte Komplexität in der Walkommunikation, indem sie mithilfe künstlicher Intelligenz Tausende aufgezeichnete Sequenzen von Pottwal-Klicks analysierten.
Die Variationen in Tempo, Rhythmus und Dauer der Klicksequenzen der Wale, sogenannte Codas, weben ein reichhaltiges akustisches Geflecht. Diese Variablen deuten darauf hin, dass Wale Klickmuster auf verschiedene Weise kombinieren können, indem sie Phrasen mischen und anpassen, um einander eine breite Palette von Informationen zu übermitteln.
Was Pottwale mit ihren Klickgeräuschen sagen, bleibt für menschliche Ohren ein Rätsel. Dennoch ist die Entdeckung der Bandbreite des Stimmaustauschs von Walen ein wichtiger Schritt, um Walrufe mit bestimmten sozialen Botschaften oder Verhaltensweisen zu verknüpfen, berichteten Wissenschaftler am 7. Mai in der Zeitschrift Nature Communications.
„Diese Arbeit baut auf vielen früheren Arbeiten auf, die sich mit dem Verständnis der Pottwalrufe befassten. Dies ist jedoch die erste Arbeit, die damit beginnt, Pottwalrufe in ihrem breiteren Kommunikationskontext und im Kontext des Austauschs zwischen Walen zu untersuchen, was einige Entdeckungen ermöglicht hat“, sagte Co-Autorin der Studie, Dr. Daniela Rus , Direktor des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) am MIT, in einer E-Mail.
„Zu verstehen, welche Aspekte ihrer Codas sie kontrollieren und variieren können, hilft uns zu verstehen, wie sie Informationen in ihren Rufen verschlüsseln können“, sagte Rus.
Die Forscher nannten ihren Katalog von Lautkombinationen ein „phonetisches Alphabet“ für Pottwale und verglichen Variationen in Wal-Klicksequenzen mit der Produktion verschiedener phonetischer Laute in der menschlichen Sprache.
Doch obwohl die Ergebnisse des Teams interessant seien, biete der Begriff eine irreführende Perspektive auf die Stimminteraktionen von Walen, sagte Dr. Luke Rendell, ein Forscher an der Universität St. Andrews im Vereinigten Königreich, dessen Arbeit sich auf die Kommunikation bei Meeressäugetieren konzentriert. Email.
„Die Darstellung des ‚phonetischen Alphabets‘ ist nichts dergleichen“, sagte Rendell, der nicht an der Forschung beteiligt war.
„Die Art und Weise, wie Tempovariationen eingesetzt werden, unterscheidet sich völlig von der Art und Weise, wie wir beispielsweise die Elemente eines Alphabets verwenden, um einen sprachlichen Ausdruck zu konstruieren“, sagte er. „Dafür gibt es keine Beweise, und es ist keine sehr nützliche Interpretation, weil sie alles in eine eingeschränkte und etwas übertriebene Perspektive zwingt: ‚Klingt das nach menschlicher Sprache oder nicht‘, während ‚es eine viel breitere Palette an Interpretationen zur Verfügung steht‘? .’
Mustererkennung
Pottwale erzeugen ihre Klickgeräusche, indem sie Luft durch ein Organ in ihrem Kopf namens Spermaceti drücken, und diese Geräusche können 230 Dezibel erreichen – lauter als ein Raketenstart und in der Lage, menschliche Trommelfelle zu zertrümmern, berichtete ein anderes Team zuvor in der Zeitschrift. Wissenschaftliche Berichte.
Für die neue Studie nutzten die Forscher maschinelles Lernen, um Muster in Audiodaten zu erkennen, die vom Dominica Sperm Whale Project, einer Sammlung von Sichtungen von Pottwalen, die im Karibischen Meer leben, gesammelt wurden. Die Aufnahmen zeigten die Stimmen von etwa 60 Pottwalen – einer Untergruppe einer Gruppe von etwa 400 Walen, die als Ostkaribischer Clan bekannt ist – und die Lautäußerungen wurden zwischen 2005 und 2018 aufgenommen.
Frühere Untersuchungen hatten bei Pottwalen auf der ganzen Welt 150 Arten von Codas identifiziert, bei den Walen in der Karibik waren es jedoch nur 21.
Die Wissenschaftler untersuchten den Zeitpunkt und die Häufigkeit von 8.719 Coda-Sequenzen – in Äußerungen einsamer Wale, in Refrains und im Ruf-und-Antwort-Austausch zwischen Walen. Bei der Visualisierung mit künstlicher Intelligenz entstanden bisher ungesehene Coda-Muster.
Die Autoren der Studie definierten vier Merkmale von Codas: Rhythmus, Tempo, Rubato und Verzierung. Rhythmus beschreibt die Abfolge der Intervalle zwischen Klicks. Das Tempo ist die Dauer der gesamten Coda. Rubato bezieht sich auf Variationen in der Dauer zwischen benachbarten Codas mit demselben Rhythmus und Tempo. Und Verzierungen sind ein „zusätzlicher Klick“, der am Ende einer Coda in einer Gruppe kürzerer Codas hinzugefügt wird, erklärte Rus.
Diese sogenannten Zierklicks „treten häufiger am Anfang und am Ende von Drehungen“ beim Stimmaustausch zwischen Walen auf und „verhalten sich wie Sprachmarkierungen“, sagte Rus.
Die Entdeckung, dass Wale Variationen im Coda-Tempo synchronisieren können, sei „eine wirklich interessante Beobachtung“, sagte Rendell.
„Von ‚Ornament‘ bin ich weniger überzeugt“, fügte er hinzu. „Das passiert sehr selten, und ich denke, wir brauchen mehr Beweise dafür, dass es sich nicht nur um Produktionsprobleme handelt“ oder Füllgeräusche, „wie wenn wir ‚äh‘ oder ‚ähm‘ sagen“.
Insgesamt erkannte das Programm 18 Rhythmustypen, fünf Tempotypen, drei Rubatotypen und zwei Verzierungstypen. Diese Coda-Merkmale könnten alle gemischt und angepasst werden, um ein „riesiges Repertoire“ an Phrasen zu bilden, berichteten die Studienautoren. Darüber hinaus könnte die Bedeutung je nach Position einer Coda – nach oder überlappend mit anderen Codas – innerhalb eines Austauschs oder Refrains, an dem zwei oder mehr Wale beteiligt sind, weiter modifiziert werden.
Interaktives Experimentieren
„Tatsächlich haben viele von uns jahrzehntelang auf fortschrittliche Technologie gewartet, die es uns ermöglicht, so etwas zu tun!“ sagte Dr. Brenda McCowan, Professorin an der Davis School of Veterinary Medicine der University of California, in einer E-Mail.
McCowan, der nicht an der Forschung beteiligt war, war Teil eines anderen Teams, das 2021 ein interaktives „Gespräch“ mit einem Buckelwal in Gewässern in der Nähe von Alaska führte. Etwa 20 Minuten lang reagierte ein neugieriger Wal wiederholt auf eine Aufnahme des Buckelwalgesangs, die vom Boot der Wissenschaftler übertragen wurde.
„Diese besondere Lesung (mit dem Buckelwal im Jahr 2021) war eine opportunistische Erfahrung mit einem neugierigen Wal, der uns sowohl verhaltensmäßig als auch lautstark ansprach, und das völlig aus eigenem Antrieb“, sagte McCowan.
Solche interaktiven Experimente mit Walen könnten zusammen mit Beobachtungen des Walverhaltens eine wichtige Rolle beim Verständnis der Syntax von Pottwal-Klicksequenzen spielen, schreiben die Autoren in der Studie.
Ihre maschinelle Lernmethode könnte sich auch für die Untersuchung anderer Arten von Tierlauten als nützlich erweisen, fügte McCowan hinzu.
„Tempo, Rhythmus, Rubato und Verzierungen finden sich wahrscheinlich auch bei anderen Walarten“, sagte McCowan. „Wir wissen bereits, dass dies beim Buckelwalgesang der Fall ist. Es gibt jedoch auch Hinweise auf eine solche Konfiguration bei anderen Wasser-, Land- und Baumarten, auf die dieser Ansatz angewendet werden könnte.
Obwohl diese Technik nützlich sei, um bestimmte Aspekte der Kommunikation zu identifizieren, sei sie kein Rosetta Stone, warnt Rendell.
„Maschinelles Lernen eignet sich hervorragend zum Auffinden von Mustern in großen Datenmengen“, sagte er, „aber es schafft keine Bedeutung.“ »
Mindy Weisberger ist eine Wissenschaftsautorin und Medienproduzentin, deren Arbeiten in den Magazinen Live Science, Scientific American und How It Works erschienen sind.
Für weitere CNN-Nachrichten und Newsletter erstellen Sie ein Konto bei CNN.com