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科學(xué)家利用人工智能開(kāi)發(fā)跨物種翻譯,實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與動(dòng)物對(duì)話(huà)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-11-02     來(lái)源:澎湃新聞     瀏覽次數(shù):322
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(lái)篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動(dòng)物交流的模式。現(xiàn)在有了鯨魚(yú)的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫(kù),有一天這些數(shù)據(jù)庫(kù)可能會(huì)變成“動(dòng)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(lái)篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動(dòng)物交流的模式,F(xiàn)在有了鯨魚(yú)的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫(kù),有一天這些數(shù)據(jù)庫(kù)可能會(huì)變成“動(dòng)物版谷歌翻譯”。

·與動(dòng)植物交流的能力有兩面性,人類(lèi)可以親近自然,甚至治愈我們?cè)斐傻囊恍﹤,但也可能利用它?lái)凌駕于動(dòng)植物之上。

世界上充斥著人類(lèi)聽(tīng)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(lè)部,充滿(mǎn)了海洋生物的各種聲音。

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),人類(lèi)甚至不知道這些聲音的存在。但隨著科技的進(jìn)步,無(wú)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(lèi)傾聽(tīng)大自然的聲音,使我們能夠展望,不久的將來(lái)可以利用計(jì)算機(jī)與動(dòng)物交談。

在某些領(lǐng)域,這一展望已經(jīng)開(kāi)始化為行動(dòng)。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(shū)《生命的聲音:數(shù)字技術(shù)如何讓我們深入動(dòng)植物世界》(《The Sounds of Life: How Digital Technology Is Bringing Us Closer to the Worlds of Animals and Plants》)中寫(xiě)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(gè)傾聽(tīng)非人類(lèi)聲音的機(jī)會(huì),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(dòng)監(jiān)聽(tīng)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(dòng)物身上。巴克寫(xiě)道:“這些數(shù)字設(shè)備就像一個(gè)行星級(jí)助聽(tīng)器,使人類(lèi)能夠超越我們感官能力的限制,傾聽(tīng)和研究大自然的聲音。”

 

凱倫·巴克的新書(shū)《生命的聲音:數(shù)字技術(shù)如何讓我們深入動(dòng)植物世界》。所有這些設(shè)備都會(huì)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(gè)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(lái)篩選錄音,尋找可能幫助我們理解動(dòng)物交流的模式,F(xiàn)在有了鯨魚(yú)的歌聲和蜜蜂的舞蹈等數(shù)據(jù)庫(kù),巴克寫(xiě)道,有一天這些數(shù)據(jù)庫(kù)可能會(huì)變成“動(dòng)物版谷歌翻譯”。但巴克警告說(shuō),與動(dòng)植物交流的能力有兩面性,人類(lèi)必須仔細(xì)考慮如何利用技術(shù)進(jìn)步與自然界互動(dòng)。我們可以利用對(duì)聲音豐富性的理解來(lái)親近自然,甚至治愈我們?cè)斐傻囊恍﹤,但我們也可能利用它?lái)凌駕于動(dòng)植物之上。

作為古根海姆研究員(2022年),巴克的研究重點(diǎn)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(duì)人類(lèi)世的挑戰(zhàn)。目前,她專(zhuān)注于一個(gè)關(guān)于數(shù)字技術(shù)對(duì)環(huán)境治理影響的新研究項(xiàng)目。美國(guó)科技媒體Recode10月30日刊登了與巴克的對(duì)話(huà)。

用機(jī)器人操縱蜜蜂,但要警惕剝削動(dòng)物

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

巴克:我們可以使用人工智能機(jī)器人說(shuō)動(dòng)物語(yǔ)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(jí)的方法對(duì)蜜蜂和海豚進(jìn)行研究,在某些方面也對(duì)大象進(jìn)行了研究。如今我們面臨一個(gè)非常嚴(yán)肅的倫理問(wèn)題,因?yàn)榕c其它物種說(shuō)話(huà)的能力聽(tīng)起來(lái)很吸引人,但它可以被用來(lái)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(lái)舉個(gè)例子。德國(guó)的一個(gè)研究小組將蜜蜂信號(hào)編碼到機(jī)器人中,并將其送入蜂巢。這個(gè)機(jī)器人能夠利用蜜蜂的搖擺舞交流方式來(lái)告訴蜜蜂停止移動(dòng),并且能夠告訴那些蜜蜂飛到哪里去尋找某種花蜜源。這項(xiàng)研究的下一階段是將這些機(jī)器人植入蜂箱中,蜜蜂們會(huì)從一開(kāi)始就把這些機(jī)器人當(dāng)做它們的成員。這樣我們對(duì)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(dòng)物的可能性。另外,人類(lèi)很早就在軍事上利用動(dòng)物,所以我認(rèn)為需要警惕。

這就是研究人員開(kāi)始思考的倫理問(wèn)題。我們希望,在未來(lái)有了道德規(guī)范后,像我們這樣的普通人將有能力傾聽(tīng)并理解大自然的聲音。我認(rèn)為這創(chuàng)造了一種對(duì)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(shí)到動(dòng)物甚至地球,正在發(fā)出我們聽(tīng)不到的聲音的?

巴克:人類(lèi)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?yàn)橐曈X(jué)比聲音更重要的這個(gè)認(rèn)知,我們根本就沒(méi)有去傾聽(tīng)它們。

改變認(rèn)知的因素(也是我寫(xiě)這本書(shū)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(tīng)地球上所有物種的聲音。我們會(huì)發(fā)現(xiàn),以前從不認(rèn)為會(huì)發(fā)聲或?qū)β曇糇龀龇磻?yīng)的大量物種確實(shí)是大自然交響樂(lè)團(tuán)的一分子。這個(gè)發(fā)現(xiàn)就像幾百年前的顯微鏡一樣意義重大:它打開(kāi)了聲音世界的大門(mén),并帶來(lái)了許多顛覆認(rèn)知的關(guān)于動(dòng)物復(fù)雜交流、語(yǔ)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(zhuān)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(duì)鯨魚(yú)的看法,并引發(fā)了禁止捕鯨的支持活動(dòng)。圖片來(lái)源:Alexis Rosenfeld/Getty Images記者:大象似乎是一個(gè)例子。巴克:我在書(shū)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(shí)是一個(gè)受過(guò)古典訓(xùn)練的音樂(lè)家。在對(duì)鯨魚(yú)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(lèi)聽(tīng)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(dòng),并以類(lèi)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(jiǎn)單,就是坐下來(lái)專(zhuān)心傾聽(tīng)。

凱蒂·佩恩形容大象的次聲波就像是胸口奇怪的悸動(dòng),一種不安感。這就是我們作為人類(lèi)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(huì)出去錄下一些聲音,然后在實(shí)驗(yàn)室里費(fèi)力地聽(tīng)。

記者:我很好奇動(dòng)物是如何感知這些聲音的。你說(shuō)我們感受到的次聲波是胸口的一種悸動(dòng),那有沒(méi)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(tīng)到了悸動(dòng)聲?或者它們聽(tīng)到的是我們聽(tīng)不太懂的復(fù)雜的東西?

巴克:我們的認(rèn)知很有限,因?yàn)檎f(shuō)到底,這些數(shù)字技術(shù)只是一個(gè)擬像。大自然里的聲音往往比人類(lèi)的聽(tīng)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(lái)形容這一現(xiàn)象,這是動(dòng)物在傾聽(tīng)時(shí)的體驗(yàn),它們?cè)谄つw上感知環(huán)境。不過(guò)這只是我們的猜測(cè)。但是當(dāng)我們?cè)噲D這樣做的時(shí)候,我認(rèn)為摒棄人類(lèi)關(guān)于語(yǔ)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(guó)研究員,他在書(shū)中提出了一個(gè)很好的觀點(diǎn):實(shí)際上,了解我們對(duì)語(yǔ)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(gè)更以生物為中心的方法來(lái)理解動(dòng)物的交流,就會(huì)產(chǎn)生更令人興奮的洞見(jiàn)。

 

在歐洲的一個(gè)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(tīng)設(shè)備,以了解它們?nèi)绾蜗嗷ソ涣。圖片來(lái)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(shū)的開(kāi)頭,你提到了“動(dòng)物版谷歌翻譯”的想法。不過(guò),你所說(shuō)的這個(gè)想法與傳統(tǒng)認(rèn)知不同。過(guò)去的翻譯一直是關(guān)于一個(gè)群體與另一個(gè)群體互動(dòng)的,但你談到了主動(dòng)選擇不與一個(gè)群體互動(dòng),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(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物人類(lèi)語(yǔ)言或手語(yǔ)的嘗試都是基于這樣一個(gè)假設(shè):語(yǔ)言是人類(lèi)獨(dú)有的。如果我們要證明動(dòng)物也有語(yǔ)言,我們就必須證明它們也可以學(xué)習(xí)人類(lèi)語(yǔ)言;叵肫饋(lái),這是一個(gè)非常以人為中心的觀點(diǎn)。

如今的研究采用了一種截然不同的方法。它從記錄動(dòng)物甚至植物發(fā)出的聲音開(kāi)始,然后使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)解析大量數(shù)據(jù),檢測(cè)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(lèi)語(yǔ)言,而是類(lèi)似于匯編這些物種的信號(hào)字典,然后嘗試?yán)斫膺@些信號(hào)的含義。

他們發(fā)現(xiàn)了一些驚人的東西。例如,大象會(huì)對(duì)蜜蜂發(fā)出一種不同的信號(hào),因?yàn)槊鄯涫且环N威脅,對(duì)人類(lèi)則會(huì)發(fā)出另一種信號(hào)。此外,它們還區(qū)分了具有威脅性的人類(lèi)和無(wú)威脅性的人類(lèi)。蜜蜂有數(shù)百種聲音類(lèi)型,F(xiàn)在我們知道它們的語(yǔ)言帶有振動(dòng)、位置和聽(tīng)覺(jué)屬性。

記者:我被你書(shū)中關(guān)于珊瑚的章節(jié)深深吸引,珊瑚礁不僅會(huì)發(fā)出自己的聲音,還能吸引那些看上去沒(méi)有耳朵卻能聽(tīng)見(jiàn)聲音的小珊瑚。我很好奇,健康的珊瑚礁聽(tīng)起來(lái)像什么?

巴克:健康的珊瑚礁聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像水下交響樂(lè),會(huì)有珊瑚礁、珊瑚礁里的生物甚至幾十英里外的鯨魚(yú)發(fā)出的隆隆聲、嘶嘶聲和咔噠聲。如果你能聽(tīng)見(jiàn)超聲波,就可能會(huì)聽(tīng)到珊瑚本身的聲音。

珊瑚幼蟲(chóng)已經(jīng)被證明能夠聽(tīng)到健康珊瑚礁的聲音。這些生物是非常微小的,它們沒(méi)有胳膊或腿,也沒(méi)有明顯的聽(tīng)覺(jué)器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。但不知怎的,它們能聽(tīng)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(lèi)更精確協(xié)調(diào)的方式聽(tīng)到聲音,那大自然在聽(tīng)什么呢?

記者:你提到數(shù)字聽(tīng)力(digital listening)是一種新事物,但深度聽(tīng)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(lèi)的大腦就像無(wú)線(xiàn)電表盤(pán)上的一個(gè)電臺(tái),停在一個(gè)地方,聽(tīng)不見(jiàn)所有其他電臺(tái)的聲音……動(dòng)物、巖石、樹(shù)木,卻同時(shí)在整個(gè)感知范圍內(nèi)廣播。”原住民作家John Borrows認(rèn)同Robin Wall Kimmer的觀點(diǎn),將深度聽(tīng)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(lèi)有很多傾聽(tīng)自然的嘗試。土著人知曉動(dòng)物復(fù)雜的溝通能力,他們有各種策略來(lái)翻譯這些聲音并參與跨物種的溝通。因此,深度聽(tīng)力為我們提供了另一扇進(jìn)入非人類(lèi)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(tīng)力所缺乏的道德感。

記者:你所寫(xiě)的每一個(gè)研究過(guò)動(dòng)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(shí)間來(lái)反對(duì)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(lèi)以一種不舒服的方式來(lái)面對(duì)我們的感知和智力觀念的。

巴克:是的,那些在書(shū)中提到的科學(xué)家經(jīng)常遇到非常強(qiáng)烈的反對(duì)。他們被撤銷(xiāo)了資助,在會(huì)議上被質(zhì)疑,被嘲笑,經(jīng)常被解雇。但他們堅(jiān)持了下來(lái),因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)證據(jù)就在那里。

在科學(xué)體系和公共話(huà)語(yǔ)中有一種殘留的人類(lèi)例外論,我們希望相信人類(lèi)在某些方面是獨(dú)一無(wú)二的。過(guò)去常說(shuō)人類(lèi)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(lèi)有獨(dú)特的語(yǔ)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(duì)非人類(lèi)語(yǔ)言的理解時(shí),我們會(huì)對(duì)語(yǔ)言有一個(gè)更包容性的定義,它是生命之樹(shù)上的連接點(diǎn)。

這種想法破壞了原本穩(wěn)定的秩序。意識(shí)到我們基本上對(duì)周?chē)乃羞@些聲音都充耳不聞,是讓人不安的。我們?nèi)祟?lèi)才是聽(tīng)力困難的物種。我想,這會(huì)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(shí)到。因此,與這項(xiàng)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(yàn)證據(jù)使我們不得不直面這些對(duì)話(huà)和沖突。

氣候變化會(huì)抑制物種的交流能力

記者:你寫(xiě)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(gè)星球想象成一個(gè)有季節(jié)性變奏的交響樂(lè)團(tuán)或爵士樂(lè)樂(lè)隊(duì),我們聽(tīng)到的噪音會(huì)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(shù)草原上的鳥(niǎo)類(lèi)和許多其他物種的“合唱”就發(fā)生在黎明和黃昏,因?yàn)檫@是空氣中濕度較高的時(shí)刻,所以聲音傳播得更快更遠(yuǎn)。這不就是一個(gè)與遠(yuǎn)方親人交流的好時(shí)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(huì)更難。如果它們不能很好地溝通,就會(huì)缺乏安全感,不能在受到威脅時(shí)警告對(duì)方,更難找到伴侶。這也會(huì)影響它們的生存和繁衍。

記者:你寫(xiě)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(xiàng)目或應(yīng)用嗎?

巴克:一個(gè)真正讓我興奮的項(xiàng)目是利用生物聲學(xué),以音樂(lè)療法來(lái)恢復(fù)生態(tài)。事實(shí)證明,一些物種,如魚(yú)類(lèi)和珊瑚,會(huì)對(duì)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(xiàng)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(kāi)始使用基于生物聲學(xué)的音樂(lè)療法來(lái)改善生態(tài)系統(tǒng),那將是一件非常棒的事情

關(guān)鍵詞:動(dòng)物交流
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