Фонетический код кашалотов: алгоритмы помогают расшифровать их «язык»

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Кашалоты, эти гиганты океанских просторов, давно манят своей загадочностью. Известные своим сложным социальным устройством и коллективным интеллектом, они обладают и необычной системой коммуникации. Словно закодированные сообщения, звуки кашалотов, называемые «кодами», до сих пор оставались тайной для ученых. Но новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, проливает свет на эту загадку, открывая удивительный мир звуковых паттернов, создаваемых этими величественными существами.

Кашалоты общаются между собой
Кашалоты общаются между собой
Автор: Designer

Исследователи из Массачусетского технологического института и проекта CETI обнаружили, что коды кашалотов, представляющие собой последовательности щелчков, имеют контекстуальную и комбинаторную структуру. Это означает, что смысл кодов зависит от контекста разговора и складывается из сочетания различных элементов.

Танец звуков: Ритм, темп и орнаменты

Кашалоты общаются, издавая последовательности щелчков. A Показан двухминутный обмен между двумя китами (щелчки визуализированы синим и оранжевым цветами соответственно) из набора данных кашалотов Доминики. B Проецирует эти щелчки на график времени, где горизонтальная ось показывает время обмена, в которое происходит щелчок, а вертикальная ось представляет время щелчка от первого щелчка в коде. Вертикальная ось служит микроскопом над горизонтальной осью, раскрывая внутреннюю структуру каждой коды. C Показана временная визуализация всего двухминутного обмена (линии соединяют совпадающие щелчки между соседними кодами), выявляя сложную, зависящую от контекста вариацию структуры коды.
Кашалоты общаются, издавая последовательности щелчков. A Показан двухминутный обмен между двумя китами (щелчки визуализированы синим и оранжевым цветами соответственно) из набора данных кашалотов Доминики. B Проецирует эти щелчки на график времени, где горизонтальная ось показывает время обмена, в которое происходит щелчок, а вертикальная ось представляет время щелчка от первого щелчка в коде. Вертикальная ось служит микроскопом над горизонтальной осью, раскрывая внутреннюю структуру каждой коды. C Показана временная визуализация всего двухминутного обмена (линии соединяют совпадающие щелчки между соседними кодами), выявляя сложную, зависящую от контекста вариацию структуры коды.
Автор: Sharma, P., Gero, S., Payne, R. et al. Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations. Nat Commun15, 3617 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47221-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Представьте себе симфонию, где каждый звук — это щелчок, а последовательность щелчков — это мелодия, несущая определенный смысл. Именно так можно описать язык кашалотов. Исследователи обнаружили, что коды кашалотов имеют несколько основных компонентов:

Ритм: Определенная последовательность интервалов между щелчками, создающая уникальный звуковой рисунок.

Темп: Скорость, с которой воспроизводятся щелчки, определяющая длительность кода.

Рубато: Плавное изменение темпа в ходе разговора, подобно музыкальному приему, когда исполнитель слегка замедляет или ускоряет темп.

Орнаменты: Дополнительные щелчки, придающие кодам особую выразительность и уникальность.

Язык возможностей: Комбинаторика кодов

Но самое удивительное заключается в том, что кашалоты умеют комбинировать эти элементы, создавая огромное количество уникальных кодов. Представьте себе набор кубиков Lego, из которых можно строить бесконечное число конструкций. Так и кашалоты, используя свой «звуковой алфавит», способны создавать сложные и разнообразные «сообщения».

Ранее предполагалось, что коды кашалота состоят из 21 независимого типа коды. Мы показали, что этот репертуар кодовых строится из двух контекстно-независимых признаков (ритм и темп) и двух контекстно-чувствительных признаков (рубато и орнамент). Темп: (Слева) Общая длительность коды - это сумма ее межклишированных интервалов. (Центр) Длительности коды распределены по конечному набору режимов, которые мы называем (темповые типы). (Справа) Фрагменты графиков обмена, показывающие коды разных темповых типов. B Ритм: (Слева) Нормализация вектора ICIs по общей длительности дает представление коды, не зависящее от длительности, которое мы называем ритмом. (Центр) Коды группируются вокруг 18 типов ритма. (Справа) Примеры нормализованных код, показывающих различные типы ритма. C Рубато: (Слева) Кашалоты медленно изменяют длительность коды в последовательных кодах - явление, которое мы называем рубато. (Центр) Рубато постепенное: соседние коды имеют длительность, более близкую друг к другу, чем коды того же типа из других мест в обмене. (Справа) Хоры китов с имитацией рубато, представленные на графиках обмена. D Орнаментация: (Слева) Некоторые коды содержат
Ранее предполагалось, что коды кашалота состоят из 21 независимого типа коды. Мы показали, что этот репертуар кодовых строится из двух контекстно-независимых признаков (ритм и темп) и двух контекстно-чувствительных признаков (рубато и орнамент). Темп: (Слева) Общая длительность коды — это сумма ее межклишированных интервалов. (Центр) Длительности коды распределены по конечному набору режимов, которые мы называем (темповые типы). (Справа) Фрагменты графиков обмена, показывающие коды разных темповых типов. B Ритм: (Слева) Нормализация вектора ICIs по общей длительности дает представление коды, не зависящее от длительности, которое мы называем ритмом. (Центр) Коды группируются вокруг 18 типов ритма. (Справа) Примеры нормализованных код, показывающих различные типы ритма. C Рубато: (Слева) Кашалоты медленно изменяют длительность коды в последовательных кодах — явление, которое мы называем рубато. (Центр) Рубато постепенное: соседние коды имеют длительность, более близкую друг к другу, чем коды того же типа из других мест в обмене. (Справа) Хоры китов с имитацией рубато, представленные на графиках обмена. D Орнаментация: (Слева) Некоторые коды содержат «дополнительные щелчки» (орнаменты), отсутствующие в соседних кодах, которые в остальном имеют одинаковые ICI. (Центр) График плотности, показывающий распределение соотношения между конечными ICI в орнаментированных кодах по сравнению с неорнаментированными кодами. Орнаментированные коды имеют значительно отличающееся распределение ICI по сравнению с обычными кодами. (Справа) Примеры орнаментов в наборе данных DSWP. E Тридцать минут многоголосых хоров китов: Обмены характеризуются имитацией длительности коды у разных китов, постепенно накапливающимися изменениями в структуре вызова и богатой контекстуальной изменчивостью.
Автор: Sharma, P., Gero, S., Payne, R. et al. Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations. Nat Commun15, 3617 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47221-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Отражение разума: Социальная сложность и язык

Открытие комбинаторной структуры кодов кашалотов ставит их на новый уровень интеллектуального развития. До сих пор считалось, что подобная сложность языка присуща только человеку. Теперь же мы видим, что кашалоты, с их развитым социальным устройством, нуждаются в языке, способном передавать тонкие нюансы смысла.

По аналогии с визуализацией фонетического репертуара человека, мы предлагаем фонетический алфавит для кашалотов. По вертикальной оси отложены типы темпа, по горизонтальной - типы ритма, а цвет каждой ячейки отражает количество повторений данной комбинации ритма и темпа в наборе данных DSWP. Круговые диаграммы в каждой ячейке дают дополнительную информацию о распространенности рубато и орнамента в каждой комбинации признаков: левая круговая диаграмма показывает отношение количества кодов, которые появляются с рубато, к тем, которые не появляются, а правая круговая диаграмма показывает долю всех орнаментов, которые появляются с данной комбинацией признаков. Хотя не все комбинации признаков реализуются (как это наблюдается в человеческих языках), коды кашалотов имеют богатую комбинаторную структуру с дискретными и непрерывными параметрами, и по крайней мере 143 комбинации часто реализуются
По аналогии с визуализацией фонетического репертуара человека, мы предлагаем фонетический алфавит для кашалотов. По вертикальной оси отложены типы темпа, по горизонтальной — типы ритма, а цвет каждой ячейки отражает количество повторений данной комбинации ритма и темпа в наборе данных DSWP. Круговые диаграммы в каждой ячейке дают дополнительную информацию о распространенности рубато и орнамента в каждой комбинации признаков: левая круговая диаграмма показывает отношение количества кодов, которые появляются с рубато, к тем, которые не появляются, а правая круговая диаграмма показывает долю всех орнаментов, которые появляются с данной комбинацией признаков. Хотя не все комбинации признаков реализуются (как это наблюдается в человеческих языках), коды кашалотов имеют богатую комбинаторную структуру с дискретными и непрерывными параметрами, и по крайней мере 143 комбинации часто реализуются
Автор: Sharma, P., Gero, S., Payne, R. et al. Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations. Nat Commun15, 3617 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47221-8 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Загадки без ответов: Что говорят кашалоты?

Хотя структура языка кашалотов становится все более понятной, их «слова» пока остаются загадкой. Ученые предполагают, что коды могут нести информацию о различных аспектах жизни кашалотов: от идентификации особей до координации действий во время охоты. Но для того, чтобы разгадать тайны их языка, потребуется еще немало исследований и, возможно, даже диалог с этими удивительными существами.

Океан возможностей: Новые горизонты

Исследование языка кашалотов открывает перед нами новые горизонты в понимании интеллекта животных. Возможно, в глубинах океана скрываются и другие формы жизни, обладающие не менее сложными языками и способностями к коммуникации. И кто знает, может быть, однажды мы сможем услышать их голоса и понять их послания.

Каким образом кашалоты используют рубато в своей коммуникации?

Рубато, это плавное изменение темпа кодов, может служить для выделения важных элементов «сообщения», подобно тому, как мы в речи выделяем интонацией ключевые слова. Также рубато может быть способом выражения эмоций или отношения к собеседнику.

Могут ли орнаменты в кодах кашалотов нести самостоятельный смысл?

Орнаменты, как дополнительные щелчки, возможно, являются своеобразными «суффиксами» или «префиксами», изменяющими значение основного кода. Например, они могут указывать на возраст или социальный статус говорящего, или выражать определенное отношение к сказанному.

Существует ли у кашалотов что-то вроде «диалектов» — различия в языке у разных групп?

Исследования показывают, что коды кашалотов могут различаться у разных популяций, что указывает на наличие «диалектов». Это связано с тем, что коды передаются по наследству и культурно обусловлены.

Могут ли кашалоты создавать новые коды или их язык ограничен определенным набором?

Пока сложно сказать, способны ли кашалоты создавать новые коды. Возможно, их язык эволюционирует со временем, адаптируясь к изменяющимся условиям среды и социальным структурам.

Сможем ли мы когда-нибудь «разговаривать» с кашалотами, используя их язык?

Это амбициозная цель, но не исключено, что в будущем мы сможем расшифровать язык кашалотов и создать устройства для коммуникации с ними. Это открыло бы невероятные возможности для изучения этих удивительных существ и их мира.

2 комментария

Ruby_Rougarou
«Кашалот» по аглийски — «sperm whale», потому что раньше ошибочно принимали жировой мешок в передней части их головы за семенную жидкость

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.

Вагоны ледники: как перевозили скоропорт в поездах до появления рефрижераторов

До того как в железнодорожном транспорте появились вагоны с машинным охлаждением, единственным способом доставить скоропортящиеся продукты на большие расстояния были вагоны ледники. Это целая...

Зарядка 65 Вт с микроплаты: обзор модуля на микросхеме XPM52C

Для самодельных конструкций часто нужно добавить порт для зарядки смартфона. Быстрая зарядка гаджетов теперь обыденность. Сегодня рассмотри зарядный модуль под внешнее питание, который обеспечивает...

Велосипеды моего детства из СССР: личный опыт

Все началось с детского трехколесного велосипеда под названием «Ветерок». Это был не просто велик, а, согласно заводского наименования, ДКВ-2: «детский комбинированный велосипед». Любопытно: эту...

В 1841 году на Теннесси обрушился дождь из плоти и «крови»: почему ученые до сих пор не могут до конца объяснить эту аномалию

Сообщения о том, что с неба падают куски сырого мяса или льется вода красного цвета, встречаются в исторических документах на протяжении нескольких тысяч лет. О таких случаях писали авторы...

Новый остров появился из моря в 1963 году — учёные до сих пор наблюдают, как жизнь заселяет его с нуля

Утром 14 ноября 1963 года рыбаки к югу от Исландии заметили над морем тёмный столб дыма. Гореть там было нечему. Источник находился под водой: на глубине около 130 метров началось...