الفبای نهنگ اسپرم به لطف یادگیری ماشینی کشف شد
محققان MIT CSAIL و Project CETI معتقدند که با کمک فناوریهای یادگیری ماشینی، قفل نوعی “الفبای” نهنگ اسپرم را باز کردهاند. نتایج این مطالعه که تحت عنوان «ساختار زمینهای و ترکیبی در صداهای نهنگ اسپرم» منتشر شد، به پیشرفتهای کلیدی در درک ما از ارتباطات سیتاس اشاره میکند.
این مطالعه با کداها سروکار دارد – مجموعهای از کلیکها که عملکردهای زبانی مختلفی را انجام میدهند. دانیلا روس، مدیر CSAIL به TechCrunch گفت: «آنچه که ما کشف کردهایم این است که قبلاً تغییراتی در ساختار کدا توصیف نشده است. ما کشف کردهایم که انواع کدا دلخواه نیستند، بلکه یک سیستم کدگذاری ترکیبی تازه کشف شده را تشکیل میدهند.
در حالی که آواز نهنگ ها برای دهه ها موضوع کلیدی تحقیق بوده است، تیم های پشت این تحقیق جدید نشان می دهند که سطحی از تفاوت های ظریف قبلاً ناشناخته را در میان پستانداران دریایی پرحرف کشف کرده اند. این مقاله خاطرنشان می کند که تحقیقات قبلی 150 نوع نهنگ اسپرم مختلف را شناسایی کرده است.
این توضیح میدهد: «زیر مجموعهای از اینها نشان داده شده است که اطلاعات مربوط به تماس گیرنده و هویت قبیله را رمزگذاری میکند. با این حال، تقریباً هر چیز دیگری در مورد سیستم ارتباطی نهنگ اسپرم، از جمله سؤالات اساسی در مورد ساختار و ظرفیت حمل اطلاعات، ناشناخته باقی مانده است.»
تیم ها از کار راجر پین، زیست شناس دریایی پیشگام که ژوئن گذشته درگذشت، استفاده کردند. تاثیرگذارترین اثر پین شامل آهنگ نهنگ های گوژپشت بود. راس میگوید: «او واقعاً ما را برانگیخت که بخواهیم از پیشرفتهترین فناوریهای خود برای درک عمیقتر نهنگها استفاده کنیم.
تیم ها راه حل های یادگیری ماشینی را برای تجزیه و تحلیل مجموعه داده ای از 8719 کد نهنگ اسپرم که توسط محقق شین گرو در سواحل جزیره کوچک کارائیب شرقی، دومینیکا جمع آوری شده بود، به کار گرفتند.
روس توضیح میدهد: «ما ورودیها را دریافت میکنیم و سپس یادگیری ماشینی خود را برای تجسم بهتر و درک بیشتر تنظیم میکنیم. “و سپس ما خروجی را با یک زیست شناس تجزیه و تحلیل می کنیم.”
روش این تیم تغییری را نسبت به تجزیه و تحلیل قدیمی نشان داد که کدهای فردی را مورد مطالعه قرار می داد. هنگامی که صداها در بافت مورد مطالعه قرار می گیرند، به عنوان تبادل بین نهنگ ها، تصویر غنی تر شکل می گیرد. جزئیات متنی با استفاده از اصطلاحات موسیقی طبقه بندی می شوند. که شامل تمپو، ریتم، تزئینات و روباتو می شود. از آنجا، تیم الفبای آوایی نهنگ اسپرم را جدا کردند.
روس می گوید: «این الفبای آوایی توضیح سیستماتیک تنوع مشاهده شده در ساختار کدا را امکان پذیر می کند. ما معتقدیم که ممکن است این اولین مورد خارج از زبان انسان باشد که در آن یک ارتباط نمونه ای از مفهوم زبانی دوگانگی الگوسازی را ارائه می دهد. این به مجموعهای از عناصر بیمعنا اشاره دارد که میتوانند برای تشکیل واحدهای معنیدار بزرگتر ترکیب شوند، مانند ترکیب هجاها در کلمات.”
معنای آن “کلمات” بر اساس زمینه های مختلف معانی مختلفی به خود می گیرد. این روزنامه می افزاید:
نتایج ما نشان میدهد که صداهای نهنگ اسپرم یک سیستم ارتباطی ترکیبی پیچیده را تشکیل میدهند: فهرست به ظاهر دلخواه انواع کودا را میتوان با ترکیبی از ویژگیهای ریتم، تمپو، روباتو و تزئینات توضیح داد. سیستم های آوازی ترکیبی قابل توجه در طبیعت بسیار نادر هستند. با این حال، استفاده از آنها توسط نهنگهای اسپرم نشان میدهد که آنها منحصراً انسان نیستند و میتوانند از فشارهای مختلف فیزیولوژیکی، اکولوژیکی و اجتماعی بهطور چشمگیری ناشی شوند.
در حالی که این پیشرفت برای همه افراد درگیر هیجانانگیز است، هنوز کارهای زیادی باید انجام شود، ابتدا با نهنگهای اسپرم و سپس به طور بالقوه به گونههای دیگر مانند گوژپشتها گسترش پیدا میکند.
راس میگوید: «ما تصمیم گرفتیم به سراغ نهنگهای اسپرم برویم زیرا مجموعه دادههای گستردهای داشتیم و امکان جمعآوری مجموعههای دادههای بیشتری را داریم. همچنین، از آنجایی که کلیکها نوعی سیستم ارتباطی گسسته را تشکیل میدهند، تحلیل آن بسیار آسانتر از یک سیستم ارتباطی مداوم است. اما حتی کار راجر پین نشان داد که آهنگهای نهنگهای گوژپشت تصادفی نیستند. بخش هایی وجود دارد که تکرار می شوند و ساختار جالبی در آنجا وجود دارد. ما فقط نتوانستیم یک مطالعه عمیق انجام دهیم.”