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    咔噠、咔噠!科學家破譯抹香鯨“神秘語音字母表”
    發布時間:2024-05-28
    出品:科普中國
    作者:田達瑋(科普創作者)
    監制:中國科普博覽

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    在科幻電影《降臨》中,語言學家試圖學習外星人的語言,最終實現了和外星文明交流,而在掌握了外星人的語言之后,主人公也擁有了外星人看待世界的方式,打破了我們原有的時間概念,能夠預見未來。

    雖然科幻故事中描述的內容,只是一個跨物種交流的浪漫幻想。但語言確實會對人類的思維和看待世界的方式產生影響。維特根斯坦在《邏輯哲學論》中提到“我語言的界限,就是我世界的界限”。維奧麗卡·瑪麗安在《語言如何塑造人類思維》一書中提到,一個人所使用的語言,會影響到一個人看待世界的方式和思考問題的方式。

    掌握另一種人類的語言就足以改變看待世界的方式,假如我們能掌握另一種生物的語言,或許真的能幫助人類開啟一種全新的思維。

    在海洋中,科學家就發現了一群可能擁有語言系統的智慧生物——鯨魚。施普林格·自然旗下學術期刊《自然-通訊》最新發表一篇生態學研究論文發現,抹香鯨可以將不同的“咔嗒”聲和節奏進行結合、調節,從而創造出復雜的叫聲,類似于人類的語言。傾聽破譯它們的聲音,或許能夠讓人類實現跨物種交流。

    座頭鯨

    圖片來源:wikimedia

    當然了,這一切都建立在“鯨魚真的有自己的語言”這一基礎上。

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    CETI:翻譯計劃,理解鯨魚的“咔噠”聲

    鯨魚的歌聲,早就為人類所熟知。雖然很多鯨魚的叫聲頻率比較低,但幸運的是,有一部分鯨魚的聲音落在了人類的聽覺范圍之內。在20世紀40年代,人類通過水下麥克風捕捉到了大量的鯨魚“歌聲”。隨著記錄到的鯨魚歌聲越來越多,人們也漸漸從中發現了一些固定模式,有些節奏會重復出現,這讓人開始懷疑“鯨魚可能在用歌聲傳遞某些信息”。

    在會唱歌的鯨魚當中,抹香鯨的歌聲絕對算不上優美,但它們“咔噠咔噠”的聲音卻讓一些科學家著了迷。

    抹香鯨

    圖片來源:wikimedia

    在海洋中,抹香鯨發出咔噠聲一方面是為了捕獵,另一方面,它們作為高度社會化的動物,會使用這些聲音在家族成員或不同家族群體之間進行交流。

    一位名叫大衛·格魯伯(David Gruber)的科學家,就被抹香鯨的聲音深深吸引。在2017年,格魯伯進入了哈佛大學的拉德克利夫高等研究院,該學院聚集了眾多學科的頂尖科學家,是科學家進行跨學科交流、打開研究思路的好地方。格魯伯最雄心勃勃的計劃,也是從這里開始的。

    格魯伯正在辦公室里聽香鯨聲音的時候,一位名叫莎菲·戈德瓦塞爾(Shafi Goldwasser)的科學家恰好路過格魯伯的辦公室,也聽到了這個聲音。

    戈德瓦塞爾是一位計算機科學家,在2012年的時候,她因為在密碼學領域的貢獻獲得了圖靈獎,這個獎項被稱為“計算機界的諾貝爾獎”。戈德瓦塞爾認為,抹香鯨發出的聲音就像莫爾斯電碼一樣,說不定可以用機器學習的方法破譯背后的規律,于是她就把這個想法告訴了格魯伯。

    兩位科學家一拍即合,但這件事到底能不能做還要咨詢其他專家的意見。巧合的是,當時邁克爾·布朗斯坦(Michael Bronstein)也在哈佛拉德克利夫高等研究院做研究員。他是人工智能方面的專家,后來在2022年加入牛津大學,被任命為DeepMind人工智能教授。

    布朗斯坦認為,這個想法特別瘋狂,但這個項目要做的事情確實是AI擅長的,值得一試。在得到了專家確認之后,格魯伯就開始推進這個項目。就這樣,鯨類語言翻譯計劃——CETI項目就誕生了。

    CETI項目的名字是故意讓人聯想到SETI項目(地外文明搜尋計劃),這也能看出,在格魯伯心目中,這是一項極其偉大的項目。

    這個項目的最終目標,就是理解鯨魚的語言。

    CETI項目

    圖片來源:CETI官網截圖

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    尾聲:破譯鯨言鯨語的關鍵?

    抹香鯨是自然界中大腦重量最大的動物,它們也是一種具有社會行為的動物。抹香鯨群體每天除了捕食,也會有特定的時間,用一種被稱作尾聲“codas”的聲音進行交流互動。

    “codas”本來是一個音樂術語,是在一些音樂快要結束的時候出現的有規律的、重復的聲音,被稱作“尾聲”,這些聲音往往包含特殊意義。在抹香鯨發出的咔噠聲里,也存在著這樣的聲音,所以也被稱作尾聲。

    雖然名字叫尾音,但并不意味著這些聲音一定出現在抹香鯨叫聲的最后。在CETI的研究中,科學家們對2005到2018年這十幾年間東加勒比海地區的抹香鯨聲音進行了分析。


    兩只抹香鯨交流圖

    圖片來源:參考文獻5

    結果發現,抹香鯨在使用尾聲交流的時候會交替進行,似乎是有問有答的,而且它們使用尾聲的情況可能比人們想象的要復雜一些。首先,抹香鯨在使用咔噠聲的時候,可能會對聲音進行加速或者減速處理,研究中稱為“rubato”,類似于伸縮變換。類比到人類身上,就像是有人說話快,有人說話慢,或者在特定的情況下改變語速。

    另外,抹香鯨可能會在固定模式的基礎上額外增加一些咔噠聲作為修飾。在其他鯨魚的語言研究中,科學家們也發現了類似的現象。比如,加州戴維斯分校的獸醫學院教授布倫達·麥考恩(Brenda Mccowan),她在研究座頭鯨歌聲的時候,同樣發現座頭鯨的歌聲里面存在尾聲和修飾,但對于座頭鯨的修飾聲到底有什么用,依然還不清楚。當然了,在這些聲音中,科學家們最關注的還是鯨魚的尾聲。

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    “字母表”:理解鯨魚的第一步

    抹香鯨的尾聲,一般是由3到40次有節奏的咔噠聲組成的。這里面涉及兩個維度,一是節奏,二是每次打節奏時候使用的聲音。

    為了方便理解,我們用人類世界中的情況做類比。節奏很好理解,“噠-噠-噠噠噠”和“噠---噠---噠---噠噠”就是兩種不同的節奏。而打節奏時用到的聲音也可以替換,可以是“噠---噠噠噠”,也可以是“咔---噠噠噠”,還可以是“咔---咔噠咔”。在不同的節奏和聲音組合下,抹香鯨能夠傳達的信息非常多。

    利用AI對抹香鯨的尾聲進行分析后,研究人員鎖定了抹香鯨的156種尾聲,并根據這些尾聲整理出了一份抹香鯨尾聲“字母表”,里面包含抹香鯨常用的18種節奏以及每個節拍用到的不同類型聲音。這些可能是抹香鯨語言中的基本元素,就像我們使用的漢語拼音表。

    抹香鯨字母表

    圖片來源:參考文獻5

    研究最后提到,“字母表”只是總結出了抹香鯨的尾聲中的可能存在的基本元素,并不代表任何意義。如果抹香鯨的咔噠聲真的和人類的語言一樣,那科學家們整理出“字母表”只是第一步。

    接下來,研究人員會根據字母表里的組合來研究它們可能的含義。

    比如對著抹香鯨播放某些特定的聲音組合,看看抹香鯨會有什么樣的反應,從而間接推測其意義。

    紐約城市大學心理學家兼動物行為學家戴安娜·賴斯 (Diana Reiss)認為,雖然人類很難把抹香鯨語言和人類語言進行一對一地翻譯,但能做到這一點也已經非常了不起。

    此外,也有科學家認為這樣的字母表可能沒有意義。比如我們預設抹香鯨會改變一些節奏的快慢,會在尾聲中增加一些修飾,才得到這樣的字母表。如果之前的假設不成立,那這份字母表也將毫無意義。

    但無論如何,這都是我們試圖了解另一種生物語言所邁出的重要一步。假如我們破解了鯨魚的語言,未來能做到的不僅僅是跟鯨魚對話,而是能夠用一個全新的視角看待世界,這樣的思維或許會給人類帶來無法想象的啟發。

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    參考文獻:

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    [6]Mindy Weisberger. Scientists say they’ve discovered a ‘phonetic alphabet’ in whale calls.[EB/OL](2024-05-13)[2024-05-20]

    [7]Sarah Kuta.Scientists Discover a ‘Phonetic Alphabet’ Used by Sperm Whales, Moving One Step Closer to Decoding Their Chatter. [EB/OL](2024-05-8)[2024-05-20]


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