تعزيز تعلم الآلة في اكتشاف 'أبجدية' الحوت الأبيض

يعتقد الباحثون في MIT CSAIL ومشروع CETI أنهم فتحوا نوعًا من أبجدية الحوت الأبيض بمساعدة تكنولوجيا تعلم الآلة. تشير نتائج الدراسة ، التي نُشرت تحت عنوان "الهيكل السياقي والتكويني في الصوتيات للحوت الأبيض ،" إلى اختراقات رئيسية في فهمنا للتواصل بين الحيتان.

تتعامل الدراسة مع الكودا - سلسلة من النقرات التي تؤدي وظائف لغوية مختلفة. وقالت مدير CSAIL دانييلا روس لموقع TechCrunch: "ما اكتشفناه هو أن هناك تنوعًا غير وصف من قبل في هيكل الكودا. اكتشفنا أن أنواع الكودا ليست ترتيبية ، بل تشكل بدلاً من ذلك نظام ترميز تكويني جديد اكتشف حديثًا”.

بينما كانت صوتيات الحيتان موضوعًا رئيسيًا للأبحاث منذ عقود ، فإن الفرق وراء هذه الأبحاث الجديدة يقترح أنهم اكتشفوا مستوى من التفاصيل الدقيقة التي كانت غير معروفة بين الثدييات البحرية الثرثارة. تشير الورقة إلى أن الأبحاث السابقة لاحظت وجود 150 نوعًا مختلفًا من الكودات للحوت الأبيض.

“تشفير المعلومات حول هوية الناشر وعشيرته ، على سبيل المثال، أما معظم جوانب نظام التواصل بين الحيتان الحوتية ، بما في ذلك الأسئلة الأساسية حول بنيته وسعة نقل المعلومات ، فهي لا تزال مجهولة.”

واعتمد الفرق على العمل الذي أُجري من قبل روجر باين ، عالم الأحياء البحرية الرائد الذي توفي في يونيو الماضي. عمل باين الأكثر تأثيرًا كان يتعلق بأنغام الحيتان الحدباء. "إنه حقًا يلهمنا لنرغب في استخدام تقنياتنا الأكثر تقدمًا لنحصل على فهم أعمق للحيتان."، تقول روس.

نفذ الفرق حلول تعلم الآلة لتحليل مجموعة بيانات تحتوي على 8،719 كودا للحوت الأبيض تم جمعها بواسطة الباحث شين جيرو قبالة سواحل الجزيرة الكاريبية الشرقية الصغيرة ، دومينيكا.

“لقد حصلنا على المداخلات ، ومن ثم نقوم بتعديل تعلم الآلة لدينا ، لتصور بشكل أفضل وفهم أكثر”، توضح روس. “ومن ثم نحلل الناتج مع عالم أحياء.”

مر الفريق بتغيير في طريقة التحليل القديمة ، التي درست الكودا الفردية. يظهر صورة أكثر غنى عندما يتم دراسة الأصوات في سياقها ، كتبادلات بين الحيتان. تُصنف التفاصيل السياقية باستخدام مصطلحات الموسيقى. يشمل ذلك الإيقاع والإيقاع والزخرفة والروباتو. من هناك ، عزل الفريق ما يُشار إليه بأبجدية الحيتان الأبيض.

“تجعل هذه الأبجدية الصوتية من الممكن شرح تنوع الهيكل الكودا الملاحظ،” تقول روس. “نحن نعتقد أنه من الممكن أن يكون هذا أول حالة خارج لغة الإنسان حيث تقدم التواصل مثالًا على المفهوم اللغوي الثنائي للأنماط. وهذا يشير إلى مجموعات من العناصر التي لا معنى لها بشكل فردي يمكن تجميعها لتشكل وحدات أكبر ذات معنى ، شبيهة بدمج المقاطع في الكلمات.”

تأخذ معنى تلك "الكلمات" أشكالًا مختلفة استنادًا إلى السياق المختلف. تضيف الورقة:

نتائجنا تظهر أن صوتيات الحوت الأبيض تشكل نظام تواصل تكويني معقد: يمكن شرح تشكيلة الكودا الظاهري من خلال تراكيب إيقاعية وإيقاعية وروباتو وزخرفية. نظم التواصل الصوتي التكويني الكبير نادرة للغاية في الطبيعة ؛ ومع ذلك ، فإن استخدامها من قبل الحيتان الحوتية يظهر أنها ليست فريدة من نوعها بالنسبة للإنسان ، ويمكن أن تنشأ من ضغوط تمييزية فسيولوجية وبيئية واجتماعية مختلفة بشكل كبير.

على الرغم من إثارة الاكتشاف لجميع الأطراف المعنية ، إلا أن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به أولًا مع الحيتان الحوتية ومن ثم توسيع النطاق إلى أنواع أخرى مثل الحيتان الحدباء.

“قررنا الانتقال إلى الحيتان الحوتية لأن لدينا مجموعة بيانات واسعة ، ولدينا إمكانية جمع الكثير من مجموعات البيانات ،” تقول روس. “أيضًا ، لأن النقرات تشكل نوعًا من نظام تواصل منفصل ، من الأسهل بكثير تحليله مقارنة بنظام تواصل مستمر. ولكن حتى عمل روجر باين أظهر أن أنغام الحيتان الحدباء ليست عشوائية. هناك أقسام تتكرر وهناك هيكل مثير للاهتمام. لم نتمكن فقط من إجراء دراسة عميقة حتى الآن.”