Asger Risom
Jahrzehntelang gingen Meeresbiologen davon aus, dass die rhythmischen Klicks der Pottwale lediglich einfache akustische Namensschilder waren. Durch die Einspeisung Tausender Unterwasseraufnahmen in maschinelle Lernalgorithmen entdeckten Forscher, dass Wale tatsächlich Tempo, Rhythmus und Verzierungen mischen und kombinieren, um ein komplexes, kombinatorisches phonetisches Alphabet zu schaffen.
Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, eine außerirdische Sprache zu entschlüsseln, bei der jedes Wort wie eine schwerfällige Holztür klingt, die knarrend ins Schloss fällt. Das ist im Wesentlichen das, womit Meeresbiologen konfrontiert sind, wenn sie Pottwale studieren.
Pottwale besitzen die größten Gehirne der Erde, leben in komplexen matriarchalischen Gesellschaften und koordinieren Tiefseejagden in pechschwarzem Wasser. Um über Meilen von Ozean hinweg zu kommunizieren, senden sie schnelle, rhythmische Klickreihen aus, die als Codas bekannt sind.
Lange Zeit gingen Forscher davon aus, dass diese Codas ziemlich einfach waren. Da menschliche Ohren und frühe Audio-Software nur eine begrenzte Detailmenge verarbeiten konnten, war die Arbeitstheorie, dass diese Klicks wie ein rudimentärer Morsecode funktionierten – einfache akustische Namensschilder, die zur Übertragung von Identität oder Clan-Zugehörigkeit dienten. Es stellte sich heraus, dass die Wale viel mehr sagten; uns fehlte lediglich die Verarbeitungskapazität, um es zu hören.
Indem sie jahrzehntelange Unterwasseraufnahmen in maschinelle Lernmodelle einspeisten, entdecken Wissenschaftler nun, dass die Klicks der Pottwale ein hochstrukturiertes, phonetisches Alphabet enthalten.
Die Grenzen des menschlichen Ohrs
Historisch gesehen bedeutete die Analyse der Kommunikation im Meer, dass ein Doktorand in einem Labor mit Kopfhörern saß, auf visuelle Klangdiagramme, sogenannte Spektrogramme, starrte und manuell die Anzahl der Klicks in einer Sequenz zählte.
Unter diesem manuellen System kategorisierten Biologen etwa 150 verschiedene Codatypen. Ein Wal könnte eine „5R“-Coda (fünf gleichmäßig beabstandete Klicks) oder eine „1+3“-Coda (ein Klick, eine Pause, dann drei schnelle Klicks) aussenden. Es sah aus wie ein geschlossener, endlicher Katalog von Geräuschen.
Das Problem ist, dass biologische Kommunikation unordentlich ist. Wenn ein Wal eine Klicksequenz beschleunigte oder eine leichte Verzögerung hinzufügte, schrieben menschliche Forscher dies im Allgemeinen als biologischen Fehler oder bedeutungsloses Hintergrundrauschen ab. Aber Algorithmen werden nicht müde und ignorieren keine mikroskopischen Variationen im Timing.
Den Ozean einem Algorithmus zuführen
Forscher des Project CETI (Cetacean Translation Initiative) beschlossen, Wal-Codas genau so zu behandeln, wie Technologieunternehmen menschliche Sprache behandeln. Sie nahmen einen Datensatz von fast 9.000 Aufnahmen, die von einem Pottwal-Clan in der Karibik gesammelt wurden, und verarbeiteten das Audio mit denselben grundlegenden maschinellen Lerntechniken, die zum Aufbau moderner prädiktiver Text- und Spracherkennungssoftware verwendet werden.
Wie das Smithsonian Magazine berichtete, fanden die Algorithmen heraus, dass die subtilen Variationen in den Klicks überhaupt keine Fehler waren. Sie waren bewusste, systematische Merkmale einer komplexen Sprache.
Die Computermodelle identifizierten, dass Wale aktiv mehrere akustische Eigenschaften gleichzeitig manipulieren. Sie ändern den Grundrhythmus. Sie verwenden Rubato – ein musikalischer Begriff für das leichte Dehnen oder Komprimieren des Tempos einer Phrase, abhängig vom Gesprächskontext. Sie verwenden auch Verzierungen, indem sie einen schnellen, zusätzlichen Klick ganz am Ende einer Sequenz einfügen, ähnlich wie ein Mensch am Ende eines Satzes seine Tonhöhe anheben könnte, um eine Frage anzuzeigen.
Eine kombinatorische Sprache
Der eigentliche Durchbruch ist, wie diese Wale diese akustischen Merkmale nutzen. Sie haben nicht nur eine statische Liste von 150 Rufen. Sie mischen und kombinieren sie.
In der menschlichen Sprache nehmen wir eine kleine Menge bedeutungsloser Bausteine – Vokale und Konsonanten – und kombinieren sie, um Zehntausende einzigartiger Wörter zu bilden. Die Analyse des maschinellen Lernens ergab, dass Pottwale genau dasselbe tun. Durch die Kombination verschiedener Rhythmen, Tempi, Rubatos und Verzierungen können die Wale ein riesiges, offenes akustisches Vokabular erzeugen.
Wissenschaftler haben noch nicht übersetzt, was eine bestimmte Kombination von Klicks tatsächlich bedeutet. Wir haben keinen Stein von Rosetta für die Tiefsee. Aber der Beweis, dass Pottwale ein kombinatorisches phonetisches Alphabet verwenden, stellt unsere Sicht auf tierische Intelligenz völlig auf den Kopf. Es bedeutet, dass sie nicht nur einfache emotionale Zustände aussenden; sie verfügen über die mechanische Hardware und die akustische Struktur, um komplexe, neuartige Ideen im Dunkeln zu teilen.
