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科學(xué)家利用人工智能開發(fā)跨物種翻譯,實現(xiàn)人類與動物對話

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-11-02     來源:澎湃新聞     瀏覽次數(shù):375
核心提示:生物聲學(xué)和生態(tài)聲學(xué)領(lǐng)域的研究人員正在用人工智能來篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動物交流的模式,F(xiàn)在有了鯨魚的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫,有一天這些數(shù)據(jù)庫可能會變成“動物版谷歌翻譯”。
       生物聲學(xué)和生態(tài)聲學(xué)領(lǐng)域的研究人員正在用人工智能來篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動物交流的模式,F(xiàn)在有了鯨魚的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫,有一天這些數(shù)據(jù)庫可能會變成“動物版谷歌翻譯”。

·與動植物交流的能力有兩面性,人類可以親近自然,甚至治愈我們造成的一些傷害,但也可能利用它來凌駕于動植物之上。

世界上充斥著人類聽不到的聲音,蝙蝠利用超聲波交流,大象利用次聲波溝通,珊瑚礁是水世界里的俱樂部,充滿了海洋生物的各種聲音。

幾個世紀(jì)以來,人類甚至不知道這些聲音的存在。但隨著科技的進(jìn)步,無人機(jī)、數(shù)字錄音機(jī)和人工智能等工具正以前所未有的方式幫助人類傾聽大自然的聲音,使我們能夠展望,不久的將來可以利用計算機(jī)與動物交談。

在某些領(lǐng)域,這一展望已經(jīng)開始化為行動。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)教授凱倫·巴克(Karen Bakker)在她的新書《生命的聲音:數(shù)字技術(shù)如何讓我們深入動植物世界》(《The Sounds of Life: How Digital Technology Is Bringing Us Closer to the Worlds of Animals and Plants》)中寫道:“數(shù)字技術(shù)常常讓我們聯(lián)想到與自然的疏離,但另一方面它卻為我們提供了一個傾聽非人類聲音的機(jī)會,恢復(fù)我們與自然界的聯(lián)系。”從熱帶雨林到海洋深處,全球各地的生態(tài)系統(tǒng)中都設(shè)立了自動監(jiān)聽站。設(shè)備小型化使科學(xué)家能夠?qū)Ⅺ溈孙L(fēng)貼在蜜蜂這樣小的動物身上。巴克寫道:“這些數(shù)字設(shè)備就像一個行星級助聽器,使人類能夠超越我們感官能力的限制,傾聽和研究大自然的聲音。”

 

凱倫·巴克的新書《生命的聲音:數(shù)字技術(shù)如何讓我們深入動植物世界》。所有這些設(shè)備都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),人工處理難度很大。因此,生物聲學(xué)(研究生物有機(jī)體發(fā)出的聲音)和生態(tài)聲學(xué)(研究整個生態(tài)系統(tǒng)發(fā)出的聲音)領(lǐng)域的研究人員正在用人工智能來篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動物交流的模式,F(xiàn)在有了鯨魚的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫,巴克寫道,有一天這些數(shù)據(jù)庫可能會變成“動物版谷歌翻譯”。但巴克警告說,與動植物交流的能力有兩面性,人類必須仔細(xì)考慮如何利用技術(shù)進(jìn)步與自然界互動。我們可以利用對聲音豐富性的理解來親近自然,甚至治愈我們造成的一些傷害,但我們也可能利用它來凌駕于動植物之上。

作為古根海姆研究員(2022年),巴克的研究重點是數(shù)字化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)性,以及如何促成人工智能和生物數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用,以應(yīng)對人類世的挑戰(zhàn)。目前,她專注于一個關(guān)于數(shù)字技術(shù)對環(huán)境治理影響的新研究項目。美國科技媒體Recode10月30日刊登了與巴克的對話。

用機(jī)器人操縱蜜蜂,但要警惕剝削動物

記者:從你在介紹中提出的大膽想法開始:我們正在使用人工智能等技術(shù)與動物對話。這如何解釋呢?

巴克:我們可以使用人工智能機(jī)器人說動物語言,從根本上打破物種間交流的障礙。研究人員正在用一種非常初級的方法對蜜蜂和海豚進(jìn)行研究,在某些方面也對大象進(jìn)行了研究。如今我們面臨一個非常嚴(yán)肅的倫理問題,因為與其它物種說話的能力聽起來很吸引人,但它可以被用來創(chuàng)造更深層次的物種間關(guān)系,也可能被濫用于馴養(yǎng)以前未能控制的野生物種。

記者:這是怎么做到的?

巴克:我來舉個例子。德國的一個研究小組將蜜蜂信號編碼到機(jī)器人中,并將其送入蜂巢。這個機(jī)器人能夠利用蜜蜂的搖擺舞交流方式來告訴蜜蜂停止移動,并且能夠告訴那些蜜蜂飛到哪里去尋找某種花蜜源。這項研究的下一階段是將這些機(jī)器人植入蜂箱中,蜜蜂們會從一開始就把這些機(jī)器人當(dāng)做它們的成員。這樣我們對蜂房的控制就達(dá)到了前所未有的程度,并將以一種前所未有的方式馴化蜂巢。這就產(chǎn)生了剝削動物的可能性。另外,人類很早就在軍事上利用動物,所以我認(rèn)為需要警惕。

這就是研究人員開始思考的倫理問題。我們希望,在未來有了道德規(guī)范后,像我們這樣的普通人將有能力傾聽并理解大自然的聲音。我認(rèn)為這創(chuàng)造了一種對自然的真正的敬畏感、好奇心以及親切感。這就是我所希望的技術(shù)發(fā)展的方向。

記者:最初我們是如何意識到動物甚至地球,正在發(fā)出我們聽不到的聲音的?

巴克:人類傾向于相信超越我們認(rèn)知范圍的東西并不存在。很多聲音就在我們耳邊,但因為視覺比聲音更重要的這個認(rèn)知,我們根本就沒有去傾聽它們。

改變認(rèn)知的因素(也是我寫這本書的原因),是現(xiàn)在的數(shù)字技術(shù)使我們能夠非常容易地傾聽地球上所有物種的聲音。我們會發(fā)現(xiàn),以前從不認(rèn)為會發(fā)聲或?qū)β曇糇龀龇磻?yīng)的大量物種確實是大自然交響樂團(tuán)的一分子。這個發(fā)現(xiàn)就像幾百年前的顯微鏡一樣意義重大:它打開了聲音世界的大門,并帶來了許多顛覆認(rèn)知的關(guān)于動物復(fù)雜交流、語言和行為的發(fā)現(xiàn)。

 


      太平洋上的座頭鯨和幼鯨。1970年發(fā)行的專輯《座頭鯨之歌》(Songs of The Humpback Whale)吸引了大眾的注意,改變了我們對鯨魚的看法,并引發(fā)了禁止捕鯨的支持活動。圖片來源:Alexis Rosenfeld/Getty Images記者:大象似乎是一個例子。巴克:我在書中講了凱蒂·佩恩(Katie Payne)的故事,她是20世紀(jì)生物聲學(xué)的杰出代表之一。她其實是一個受過古典訓(xùn)練的音樂家。在對鯨魚的聲音做了大量研究之后,她首次發(fā)現(xiàn)大象發(fā)出的聲音,有人類聽力范圍以下的次聲波。這就解釋了大象為什么可以遠(yuǎn)距離知道其他大象的位置。它們可以協(xié)調(diào)行動,并以類似心靈感應(yīng)的方式進(jìn)行交流。大象利用的次聲波,可以穿越土壤、石頭甚至墻壁傳播很遠(yuǎn)。但發(fā)現(xiàn)的方法很簡單,就是坐下來專心傾聽。

凱蒂·佩恩形容大象的次聲波就像是胸口奇怪的悸動,一種不安感。這就是我們作為人類能感知次聲波的方式。但在數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)之前,我們能發(fā)現(xiàn)這些聲音的唯一方法顯得有些隨機(jī):我們可能會出去錄下一些聲音,然后在實驗室里費力地聽。

記者:我很好奇動物是如何感知這些聲音的。你說我們感受到的次聲波是胸口的一種悸動,那有沒有辦法知道大象自己是如何感受到這些聲音的?它們是否也聽到了悸動聲?或者它們聽到的是我們聽不太懂的復(fù)雜的東西?

巴克:我們的認(rèn)知很有限,因為說到底,這些數(shù)字技術(shù)只是一個擬像。大自然里的聲音往往比人類的聽力范圍高或低得多,我們要想研究,就必須改變這些聲音。所以我們永遠(yuǎn)不可能知道蝙蝠是如何感知聲音的。

科學(xué)家們用“客觀環(huán)境”(“umwelt”)來形容這一現(xiàn)象,這是動物在傾聽時的體驗,它們在皮膚上感知環(huán)境。不過這只是我們的猜測。但是當(dāng)我們試圖這樣做的時候,我認(rèn)為摒棄人類關(guān)于語言和交流的認(rèn)知是非常重要的。米爾賈姆·克恩席爾德(Mirjam Knrnschild)是一位優(yōu)秀的研究蝙蝠的德國研究員,他在書中提出了一個很好的觀點:實際上,了解我們對語言的認(rèn)知,并不是那么有趣。更有趣的是試圖理解蝙蝠之間或它們與其他物種之間的交流。所以,如果我們有一個更以生物為中心的方法來理解動物的交流,就會產(chǎn)生更令人興奮的洞見。

 

在歐洲的一個洞穴里,納特勒蝙蝠正在飛翔。研究人員在蝙蝠的棲息地嵌入監(jiān)聽設(shè)備,以了解它們?nèi)绾蜗嗷ソ涣。圖片來源:Arterra/Universal Images Group via Getty Images摒棄以人為中心,用機(jī)器學(xué)習(xí)解析大量數(shù)據(jù)記者:在書的開頭,你提到了“動物版谷歌翻譯”的想法。不過,你所說的這個想法與傳統(tǒng)認(rèn)知不同。過去的翻譯一直是關(guān)于一個群體與另一個群體互動的,但你談到了主動選擇不與一個群體互動,而只是觀察。這與我們通?创g的方式非常不同。

巴克:在20世紀(jì),許多教靈長類動物人類語言或手語的嘗試都是基于這樣一個假設(shè):語言是人類獨有的。如果我們要證明動物也有語言,我們就必須證明它們也可以學(xué)習(xí)人類語言;叵肫饋,這是一個非常以人為中心的觀點。

如今的研究采用了一種截然不同的方法。它從記錄動物甚至植物發(fā)出的聲音開始,然后使用機(jī)器學(xué)習(xí)來解析大量數(shù)據(jù),檢測相關(guān)模式與行為的聯(lián)系,試圖確定聲音是否傳達(dá)了復(fù)雜的信息。這些研究人員所做的不是教這些物種使用人類語言,而是類似于匯編這些物種的信號字典,然后嘗試?yán)斫膺@些信號的含義。

他們發(fā)現(xiàn)了一些驚人的東西。例如,大象會對蜜蜂發(fā)出一種不同的信號,因為蜜蜂是一種威脅,對人類則會發(fā)出另一種信號。此外,它們還區(qū)分了具有威脅性的人類和無威脅性的人類。蜜蜂有數(shù)百種聲音類型,F(xiàn)在我們知道它們的語言帶有振動、位置和聽覺屬性。

記者:我被你書中關(guān)于珊瑚的章節(jié)深深吸引,珊瑚礁不僅會發(fā)出自己的聲音,還能吸引那些看上去沒有耳朵卻能聽見聲音的小珊瑚。我很好奇,健康的珊瑚礁聽起來像什么?

巴克:健康的珊瑚礁聽起來有點像水下交響樂,會有珊瑚礁、珊瑚礁里的生物甚至幾十英里外的鯨魚發(fā)出的隆隆聲、嘶嘶聲和咔噠聲。如果你能聽見超聲波,就可能會聽到珊瑚本身的聲音。

珊瑚幼蟲已經(jīng)被證明能夠聽到健康珊瑚礁的聲音。這些生物是非常微小的,它們沒有胳膊或腿,也沒有明顯的聽覺器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。但不知怎的,它們能聽到健康珊瑚礁的聲音,并可以游向它。這真是令人震驚。如果連這些小生物都能以比人類更精確協(xié)調(diào)的方式聽到聲音,那大自然在聽什么呢?

記者:你提到數(shù)字聽力(digital listening)是一種新事物,但深度聽力(deep listening)不是。這是什么意思?

巴克:北美印第安人中黑腳族(Blackfoot)哲學(xué)家Leroy Little Bear認(rèn)為:“人類的大腦就像無線電表盤上的一個電臺,停在一個地方,聽不見所有其他電臺的聲音……動物、巖石、樹木,卻同時在整個感知范圍內(nèi)廣播。”原住民作家John Borrows認(rèn)同Robin Wall Kimmer的觀點,將深度聽力描述為一種古老而珍貴的藝術(shù)。在數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)之前,人類有很多傾聽自然的嘗試。土著人知曉動物復(fù)雜的溝通能力,他們有各種策略來翻譯這些聲音并參與跨物種的溝通。因此,深度聽力為我們提供了另一扇進(jìn)入非人類聲音世界的窗口,并讓我們產(chǎn)生一種歸屬感、責(zé)任感,以及數(shù)字聽力所缺乏的道德感。

記者:你所寫的每一個研究過動物聲音的人似乎都受到了科學(xué)界的強(qiáng)烈抵制,他們花了一半的時間來反對這種抵制,直到最終證明他們是正確的。我忍不住想,承認(rèn)這些交流形式,是需要人類以一種不舒服的方式來面對我們的感知和智力觀念的。

巴克:是的,那些在書中提到的科學(xué)家經(jīng)常遇到非常強(qiáng)烈的反對。他們被撤銷了資助,在會議上被質(zhì)疑,被嘲笑,經(jīng)常被解雇。但他們堅持了下來,因為經(jīng)驗證據(jù)就在那里。

在科學(xué)體系和公共話語中有一種殘留的人類例外論,我們希望相信人類在某些方面是獨一無二的。過去常說人類是唯一能夠制造工具的,現(xiàn)在我們知道情況并非如此。如果人類有獨特的語言天賦,這不是很好嗎?或許情況也并非如此。或許當(dāng)我們完善對非人類語言的理解時,我們會對語言有一個更包容性的定義,它是生命之樹上的連接點。

這種想法破壞了原本穩(wěn)定的秩序。意識到我們基本上對周圍的所有這些聲音都充耳不聞,是讓人不安的。我們?nèi)祟惒攀锹犃щy的物種。我想,這會產(chǎn)生一種懊惱感,也許還有些尷尬。所有這些聲音一直存在,而我們從未意識到。因此,與這項研究相關(guān)的感受是復(fù)雜的,哲學(xué)辯論也十分激烈。然而,經(jīng)驗證據(jù)使我們不得不直面這些對話和沖突。

氣候變化會抑制物種的交流能力

記者:你寫道,氣候變化正在以某種物理方式直接影響地球的聲音景觀。這如何解釋呢?

巴克:如果你把這個星球想象成一個有季節(jié)性變奏的交響樂團(tuán)或爵士樂樂隊,我們聽到的噪音會隨著生活節(jié)奏起伏,氣候變化破壞了這種節(jié)奏。

在某些情況下,氣候變化甚至?xí)种莆锓N的交流能力。例如,非洲稀樹草原上的鳥類和許多其他物種的“合唱”就發(fā)生在黎明和黃昏,因為這是空氣中濕度較高的時刻,所以聲音傳播得更快更遠(yuǎn)。這不就是一個與遠(yuǎn)方親人交流的好時機(jī)嗎?

但現(xiàn)在,氣候變化影響大氣的溫度和濕度,我們正以一種尚未知曉的方式影響“黎明合唱團(tuán)”。在干燥和炎熱的環(huán)境中,物種交流可能會更難。如果它們不能很好地溝通,就會缺乏安全感,不能在受到威脅時警告對方,更難找到伴侶。這也會影響它們的生存和繁衍。

記者:你寫道,盡管如此,這些數(shù)字技術(shù)也可能有助于消除一些傷害。有什么與此相關(guān)的項目或應(yīng)用嗎?

巴克:一個真正讓我興奮的項目是利用生物聲學(xué),以音樂療法來恢復(fù)生態(tài)。事實證明,一些物種,如魚類和珊瑚,會對健康珊瑚礁發(fā)出的聲音做出反應(yīng)。這可以幫助我們恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)。這項研究尚處于起步階段。我們不知道有多少適用的物種,但如果我們能真正開始使用基于生物聲學(xué)的音樂療法來改善生態(tài)系統(tǒng),那將是一件非常棒的事情

關(guān)鍵詞:動物交流
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