Песни китов были открыты почти 60 лет назад и с тех пор ученые пытались их расшифровать. Транслируют ли животные сложные сообщения, похожие на человеческий язык? Или делятся более простой информацией, как это делают танцующие пчелы? Или они сообщают что-то еще, чего мы еще не понимаем?
В 2020 году группа морских биологов и ученых-компьютерщиков объединила усилия для анализа щелкающих песен кашалотов, серых левиафанов, плавающих в большинстве океанов мира. На днях ученые сообщили, что киты используют гораздо более богатый набор звуков, чем было известно ранее. Они назвали его «фонетическим алфавитом кашалота».
У людей также есть фонетический алфавит, который мы используем для создания практически бесконечного количества слов. Но Шейн Геро, морской биолог из Карлтонского университета в Оттаве и автор исследования, сказал, что неясно, преобразуют ли кашалоты свои фонетические звуки в язык аналогичным образом.
С 2005 года доктор Геро и его коллеги следили за кланом из 400 кашалотов вокруг Доминики, островного государства в восточной части Карибского моря, подслушивая разговоры китов с помощью подводных микрофонов и помечая некоторых животных с помощью датчиков.
Кашалоты не издают жутких мелодий, которые поют горбатые киты, ставшие сенсацией в 1960-х годах. Вместо этого они издают щелчки, которые звучат как нечто среднее между азбукой Морзе и скрипящей дверью. Кашалоты обычно производят импульсы продолжительностью от трех до 40 щелчков, известные как коды. Обычно они поют эти коды во время совместного плавания, что повышает вероятность того, что таким образом они общаются друг с другом.
За прошедшие годы доктор Геро и его коллеги просмотрели тысячи часов записей подводного шума. Оказывается, коды кашалота делятся на отдельные типы.
Один тип, например, под названием «1+1+3», состоит из двух щелчков, разделенных паузой, за которыми следуют три щелчка в быстрой последовательности.
При поддержке филантропов доктор Геро и его коллеги запустили «Проект CETI» («Инициативы по переводу китообразных»), чтобы исследовать, сможет ли искусственный интеллект расшифровать песни китов.
В рамках проекта Пратюша Шарма, аспирант Массачусетского технологического института по информатике, по-новому взглянул на данные из Доминики. Но ее разочаровало представление биологов.
На экране компьютера коды выглядели как ряд точек вдоль горизонтальной линии, каждая из которых представляла собой щелчок. Шарме было трудно сравнивать коды, особенно когда два или более китов пели друг над другом. Поэтому вместо этого она отобразила каждой щелчок коды в виде точек на вертикальной линии, а затем разместила коды вдоль горизонтальной линии в зависимости от того, когда каждый из них начался.
Используя новую планировку, Шарма увидела что-то новое. Когда кашалот повторял коду, он иногда растягивал время между щелчками, а затем постепенно сокращал его. Шарма и ее коллеги назвали это явление «рубато», музыкальным термином, обозначающим ускорение темпа, а затем его замедлением.
Шарма смогла увидеть в песнях кашалота то, что другие учёные упускали из виду в течение многих лет.
Коды настолько быстры, что человеческое ухо может пропустить рубато. Но исследователи обнаружили закономерность в тысячах записанных кодов.
Исследователи полагают, что рубато играет важную роль в общении китов. Они обнаружили, что после того, как один кит использовал рубато, соседние киты быстро реагировали на изменение темпа своими собственными кодами.
Новые визуализации также показали, что кашалоты могут иногда добавлять дополнительный щелчок в конце коды — орнамент. Ученые нашли доказательства того, что дополнительные щелчки были не просто бессмысленными движениями. Киты, возглавлявшие группы, часто использовали орнамент, на что их последователи часто отвечали собственными кодами.
Анализ показал, что обычный каталог код кашалотов не может охватить всю их сложность. Например, кашалоты могут производить коду 1+1+3, которая длится четыре пятых секунды, или одну секунду, или 1,25 секунды. Другие коды могут длиться всего одну треть секунды или полсекунды.
В общей сложности исследователи определили 156 различных код, каждая из которых имеет различные комбинации темпа, ритма, рубато и орнамента. Это поразительно похоже на то, как люди комбинируют движения губ и языка, чтобы произвести набор фонетических звуков.
Отдельный звук, такой как «ба» или «на», сам по себе не несет семантического значения. Но мы можем объединить их в значимые слова, такие как «банан». Исследователи предположили, что кашалоты могут сочетать особенности кодов для передачи смысла аналогичным образом.
Другие эксперты заявили, что китовый алфавит ознаменовал собой впечатляющий прогресс, что коды кашалотов могут быть больше похожи на музыку, чем на язык.
Джейкоб Андреас, ученый-компьютерщик из Массачусетского технологического института и автор исследования, сказал, что алфавит позволяет исследователям глубже проникнуть в понимание песен китов.
Микрофоны, установленные в Карибском бассейне, круглосуточно улавливают звуки океана, а ученые программируют компьютеры, чтобы научиться выделять песни кашалотов из фонового шума.
Доктор Андреас и его коллеги также обучают программы искусственного интеллекта, аналогичные ChatGPT. Прослушав песни кашалота, эти модели могут научиться распознавать не только рубато и орнамент, но и другие особенности, которые упустили ученые.
Есть надежда, что тогда компьютеры смогут сочинять новые песни китов, которые затем можно будет проигрывать морским гигантам.
