你知道大象會互取名字、鯨魚會講方言嗎？科學家用AI破解動物溝通密碼

鯨魚語計畫，上課囉！

海豚的鳴叫、大象的低吼、鳥兒的歌唱，這些聲音都蘊含著特定的模式和結構，傳遞著訊息給同類。但對於人類來說，要理解這些模式並不容易。不過，人工智慧的強項就是辨識特定模式，這也讓生物學家和電腦科學家燃起希望，也許 AI 能解讀動物的聲音，揭開動物彼此溝通的秘密。

而近年來，越來越多使用 AI 輔助的研究成果頗為豐富。像科學家發現，非洲草原象和普通狨猴會給予同伴特定的稱呼，就像人類的名字一樣。此外，研究人員也利用機器學習工具繪製烏鴉的發聲圖譜。

其中一個備受矚目的研究計畫是「鯨魚語計畫」（Project CETI），這個計畫著重於研究抹香鯨的溝通方式。研究團隊長期在加勒比海地區進行抹香鯨研究，收集了超過 30 個鯨魚家族的數據。抹香鯨大部分時間都在深海覓食，在陽光無法照射的深海中，牠們會發出「咔噠」聲來進行回聲定位，尋找獵物。此外，牠們還會使用一種稱為「尾聲」（coda）的聲音序列，每個尾聲由3到40個「咔噠」聲組成，用來與其他鯨魚保持聯繫。在海面上，鯨魚不需要回聲定位，這時尾聲就成為牠們社交時的溝通工具。

AI演算法，一秒分辨抹香鯨的方言

研究團隊發現，抹香鯨會以「家族」為單位聚集在一起，每個家族都有獨特的飲食習慣、社會行為和棲息地。這些家族可能包含數千隻鯨魚，由雌鯨領導，並且使用獨特的「方言」進行溝通。這些方言主要體現在尾聲的節奏差異上，例如兩個家族可能會使用相同的五個「咔噠」聲序列，但節奏和停頓卻不同。科學家認為，這些方言標記了家族之間的「文化界線」。

為了理解尾聲的節奏和速度，研究團隊過去只能手動將鯨魚的聲音錄音製作成光譜圖。光譜圖可以視覺化聲音，顯示音量和頻率等特徵，就像人類語言學家利用光譜圖來識別音素一樣。但手動製作光譜圖非常耗時，每分鐘的錄音需要團隊成員花費約10分鐘來分離每個「咔噠」聲。而 AI 演算法的出現，大大加快了這項工作的速度，並且可以更精準地分辨出每個聲音來自哪隻鯨魚。

Have you ever wondered how echolocation works?🐋🔊 pic.twitter.com/Kse9x787CQ

更重要的是，AI 讓研究人員得以更深入地分析鯨魚的溝通模式。過去，研究人員只能手動記錄單個的「單詞」，但 AI 可以分析「句子」甚至「對話」層次的尾聲結構。研究團隊透過 AI 發現了「咔噠」聲之間的細微變化，目前，這些特徵的意義尚不清楚，但透過不同的節奏、速度、裝飾音組合，鯨魚可以產生大量的尾聲。研究人員收集了8,719個尾聲的數據集，並發現了一套抹香鯨的「語音字母表」，他們認為鯨魚可能利用這些字母表來構建複雜的訊息。

非洲象：以你的名字呼喚我

除了抹香鯨之外，其他動物也會使用特定的聲音來識別彼此。像另外有研究團隊利用機器學習發現，野生非洲象似乎也有「名字」。換句話說，牠們會使用針對特定個體的聲音來呼喚同伴。研究人員早就知道，大象會根據彼此是否在視線範圍內、以及母象是否與幼象互動，發出不同的低沉聲音。研究團隊觀察到，大象會對某些呼喚做出反應，而忽略其他呼喚聲。

為了確認這些得到回應的呼喚是否具有獨特性，他們使用研究人員標記為「引起反應」的聲音來訓練機器學習模型。該算法學習了這些呼喚的聲學特徵，然後被賦予在新的呼喚中識別這些特徵並預測預期接收者的任務。

結果顯示，電腦正確匹配呼喚和接收者的比例為27.5%，乍聽之可能不是很高，但大象並不會在每次呼喚時都使用名字。相比之下，使用隨機特徵訓練的模型只有8%的正確率。研究團隊透過播放錄音並觀察哪隻大象做出反應，驗證了這些呼喚對大象而言是有意義的。

並非真的要和動物溝通

研究人員接下來希望利用相同的技術來解碼大象的其他詞彙，例如地點。當大象試圖讓同伴移動時，牠們會發出特定的呼喚。如果其中一些聲音代表了朝特定地點移動，研究人員也許可以透過 AI 識別出來。為了驗證他們的發現，研究人員可以播放該呼喚，並觀察大象的去向。

在另一項研究中，研究團隊記錄了肯亞兩個大象種群的呼喚聲。他們利用機器學習發現，兩個種群之間存在明顯的聲音差異，而兩個種群內不同社會群體的大象之間也存在細微的差異。

這些資訊對於保育人士來說可能非常重要，因為他們可能會嘗試將瀕危的大象引入現有的群體中，以維護種群的健康。如果動物之間無法理解彼此，可能會給新來者帶來麻煩。

但最後要強調的是，研究人員對於 AI 模型最終能否讓人類與動物交談是持謹慎態度的。與其要跟野生動物和寵物交談，研究更多是為了理解動物如何感知自己和世界，以及是否真有具備一定抽象思維的能力。他們也強調，現在還無法得出動物是否具備「語言能力」的結論，目前的現況還比較像「可以系統性的溝通」。

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