به زودی می‌توانیم زبان حیوانات را بفهمیم و حتی با آنها حرف بزنیم

هوش مصنوعی و ارتباطات میان حیوانات

کد خبر: ۸۲۶۱۱۵

تاریخ: ۱۲ شهريور ۱۴۰۴ - ۱۱:۴۴

به گزارش ایران اکونومیست؛ پژوهشگران با استفاده از هوش مصنوعی در حال بررسی زبان و ارتباطات میان حیوانات هستند. از دلفین‌ها و نهنگ‌ها گرفته تا طوطی‌ها و مرکب‌های دریایی، این مطالعات سعی دارند ساختارها و الگوهای ارتباطی گونه‌های غیرانسانی را رمزگشایی کنند و درک علمی ما از رفتار و هوش حیوانات را بهبود بخشند. به نظر می‌رسد ما به‌زودی قادر به صحبت کردن با گونه‌های دیگر خواهیم بود، اما کدام یک از گونه‌ها برای اولین بار با ما حرف خواهد زد؟

دانشمندان مدت‌هاست از بیان این ادعا که حیوانات دیگر دارای زبان هستند، اجتناب می‌کنند، اما اکنون با استفاده از قدرت هوش مصنوعی، آن‌ها در آستانه‌ رمزگشایی این زبان‌ها هستند. سوفی کوهن-بودنس وقتی شاهد آن بود که یک ماهی مرکب (cuttlefish) دو بازویش را به سمت بالا دراز کرد، در حالی که ۶ تای دیگر را در هم می‌پیچاند، دریافت که چیز مهمی را دریافته است.

ماهی مرکب در حال انجام کاری بود که سوفی آن را علامت «بالا» می‌نامد و جالب اینجاست که این شکل را در پاسخ به ویدئویی از یک ماهی مرکب دیگر که حرکات مشابهی انجام می‌داد، به نمایش گذاشته بود. این اولین نشانه از آن بود که این جانوران دریایی که خویشاوند اختاپوس‌ها هستند، ممکن است با نوعی زبان اشاره با هم ارتباط برقرار کنند. برای دهه‌ها، پژوهشگران از ادعای اینکه گونه‌های غیر انسانی زبان دارند، اجتناب کرده‌اند. این موضوع اکنون به لطف توانایی هوش مصنوعی در شناسایی الگوها در مجموعه داده‌های عظیم صداها و رفتارهای حیوانات، در حال تغییر است.

به نقل از نیوساینتتیست، تلاش‌های پژوهشی با چالش جدید کولر دولیتل که یک جایزه علمی است، بیشتر تقویت شده است. این چالش جامعه علمی را موظف می‌کند تا الگوریتمی برای ارتباط با موجودات غیرانسانی توسعه دهند، یا دست کم بفهمند که آن‌ها چه می‌گویند. برنده امسال ۱۰۰ هزار دلار برای تأمین بودجه کار خود دریافت کرد. این چالش همچنین جایزه‌ای ۱۰ میلیون دلاری به گروه اولی که معمای ارتباط بین‌گونه‌ای را حل کند، ارائه می‌دهد. در حالی که پژوهشگران عجله دارند نتایج خود را منتشر کنند، ماهی مرکب تنها یک نمونه شگفت‌انگیز از حیواناتی است که پرحرف‌تر از آن چیزی هستند که فکر می‌کردیم. یافته‌های جدید، امیدها را افزایش می‌دهد که شاید روزی بتوانیم با حیوانات صحبت کنیم.

اما این ایده همچنین پرسش‌های بزرگی ایجاد می‌کند درباره اینکه زبان چیست، چرا نسبت دادن آن به گونه‌های غیرانسانی بسیار دشوار است و اگر سرانجام بفهمیم حیوانات دیگر چه می‌گویند، چه معنایی برای ما خواهد داشت.

اگر حیوان خانگی داشته باشید، بدون شک با آن‌ها ارتباط برقرار می‌کنید. برای مثال شما می‌دانید آیا آنها گرسنه هستند یا می‌خواهند که آن‌ها را برای قدم زدن بیرون ببرید. اما این مشابه زبان نیست. سیستم ارتباط انسانی شامل واژگان و قواعد دستوری است.
هنگام استفاده از زبان، انسان‌ها از صداهایی که از دیگران یاد گرفته‌اند، استفاده می‌کنند، نه صداهای ذاتی که به دسته‌های معنایی مانند اسم و فعل تقسیم می‌شوند و برای نشان دادن آنچه در گذشته رخ داده یا در آینده رخ خواهد داد نیز تغییراتی روی آنها داده می‌شود. زبان انسانی همچنین دارای دستوری است که مشخص می‌کند چگونه کلمات در جمله‌ها سازماندهی می‌شوند. تمام این موارد به ما اجازه می‌دهد تا کلمات جدید بسازیم و آن‌ها را ترکیب کنیم تا جملاتی بسازیم که قبلا وجود نداشته‌اند. ما حتی می‌توانیم درباره چیزهای فرضی خارج از زمان و مکان خود بحث کنیم، مانند افراد غایب و اهداف دور.

این فهرست شگفت‌انگیز است و حتی اگر حیوان دیگری سیستمی برای ارتباط داشته باشد که به هر نحوی نزدیک به سیستم ما باشد، مشخص نیست که چگونه می‌توانیم آن را اثبات کنیم. برخی پژوهشگران حیوانات گمان می‌کنند که وسواس ما به روش خودمان برای ارتباط، ما را از درک توانایی‌های زبانی گونه‌های دیگر باز می‌دارد. ماهی مرکب معمولی (Sepia officinalis) مطمئنا نقطه اشتراک کمی با ما دارد. با این حال، کوهن-بودنس در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس و پیتر نری در مؤسسه فناوری ایتالیا در جنوا کشف کردند که آن‌ها بازوهای خود را تکان می‌دهند تا چهار علامت متمایز ایجاد کنند، که این دو نفر آن‌ها را «بالا»، «جانبی»، «غلت»، و «تاج» نامیده‌اند.

با استفاده از الگوریتم رایانه‌ای طراحی‌شده برای تحلیل ویدئوهای تعاملات ماهی مرکب، آن‌ها دریافتند که وقتی یک حیوان علامت حیوان دیگر را می‌بیند، با یکی از این چهار علامت به آن پاسخ می‌دهد. ماهی مرکب حتی اگر تنها ارتعاشات به وجود آمده در آب را که توسط علامت‌دهی ماهی مرکب دیگری ایجاد شده، تشخیص دهد، این علامت‌ها را در پاسخ اجرا می‌کند. معنای این حرکات به طور دقیق هنوز روشن نیست، اما کوهن-بودنس معتقد است که «تاج» که کمی شبیه زمانی است که نوک انگشتان هر دو دست را روی هم می‌گذارید تا شکل هرم بسازید، برای ابراز نگرانی از تغییر چیزی استفاده می‌شود.

در آزمایش‌های بیشتر، ماهی مرکب هنگام انجام علامت تاج عقب رفته و بدن خود را نارنجی یا گاهی سیاه کرده است، رفتارهایی که کوهن-بودنس فکر می‌کند با اجتناب مرتبط هستند. به عنوان ارتباط، این ممکن است خیلی چشمگیر به نظر نرسد، اما شگفت‌انگیز است، با توجه به اینکه ماهی مرکب گونه‌ای تنها و از نظر تکاملی کهن است.

گروه دوم که برای جایزه کولر دولیتل به فهرست نهایی راه یافت، گروهی در مؤسسه ماکس پلانک برای هوش زیستی در آلمان بود که بر روی بلبل‌ها (Luscinia megarhynchos) تحقیق می‌کند. این پرندگان آوازهایی تولید می‌کنند که شامل سوت‌هایی با دامنه فرکانسی وسیع است و پژوهشگران کشف کردند که آن‌ها می‌توانند بلافاصله زیر و بمی صداهای خود را تنظیم کنند تا صدای دیگری را تقلید کنند. چنین انعطاف‌پذیری یک جنبه مهم از سخن گفتن انسان است، اما پیش از این در هیچ گونه‌ای غیر از انسان دیده نشده بود.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که فیل‌ها از صداهای دلخواه به عنوان نام استفاده می‌کنند و دلفین‌ها سوت‌های اختصاصی دارند که معرف آنهاست.

ارتباط دلفین‌ها فراتر از نام‌گذاری است، محققان مؤسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول، ماساچوست به مطالعه گروهی متشکل از حدود ۱۷۰ دلفین خالدار وحشی (Tursiops truncatus) در خلیج سارسوتا، فلوریدا، پرداختند که ۶ نسل را شامل می‌شود.

آنها با استفاده از هوش مصنوعی برای شناسایی ویژگی‌های تکراری در ضبط‌های انجام شده طی سال‌های زیاد، تا کنون ۲۲ سوت غیر اختصاصی ساخته شده توسط چندین دلفین را شناسایی کرده‌اند. متداول‌ترین آن توسط بیش از ۳۵ حیوان تولید می‌شود و زمانی استفاده می‌شود که آن‌ها چیزی غیرمنتظره یا ناآشنا را ببینند یا بشنوند. انگار که دلفین‌ها بگویند: «آن چه بود؟». به نظر می‌رسد یک سوت دیگر که کاملا ناهنجار است، نشانه‌ای از  یک هشدار باشد. این چیز تازه‌ای نیست. برخی حیوانات دیگر، از جمله میمون‌های وِروِت، برای اعلام حضور شکارچیان مختلف صداهای هشداردهنده خاصی دارند.

اما ارتباط دلفین زمانی واقعا چشمگیر به نظر می‌رسد که این سوت‌های غیر اختصاصی را در کنار این واقعیت در نظر بگیریم که آن‌ها از سوت‌های اختصاصی خود برای برقراری ارتباط نزدیک استفاده می‌کنند، یادگیرندگان صوتی فوق‌العاده‌ای هستند و هنگام ارتباط با فرزندان خود زیر و بمی صدا را بالا می‌برند، همان‌طور که ما اغلب هنگام صحبت با نوزادان صدایمان را تغییر می‌دهیم.

یافته‌هایی که هنوز منتشرنشده اشاره دارند که دلفین‌ها از سوت اختصاصی حیوانی که در آنجا حاضر نیست، استفاده می‌کنند. خیلی جالب خواهد بود اگر فکر کنیم که آن‌ها درباره آن دلفین صحبت می‌کنند.

استفاده از هوش مصنوعی برای تلاش در حل معمای ارتباطات حیوانات منحصر به این محققان نبود. این روش به‌ویژه در مطالعه نهنگ‌ها نیز موفق بوده است. برای مثال، اوایل امسال، این روش کمک کرد تا مشخص شود که آوازهای نهنگ‌های گوژپشت الگوهای آماری در ساختار خود دارند که مشابه آنچه در زبان انسانی دیده می‌شود، است.

هوش مصنوعی یک تغییر بزرگ است

هوش مصنوعی به ما اجازه می‌دهد تا آزمایش‌ها را در مقیاس بزرگ انجام دهیم. به ما امکان می‌دهد داده‌ها را بسیار سریع‌تر پردازش کنیم. این واقعا یک تغییر بزرگ فوق‌العاده است. با این حال، این یک راه‌حل همه‌کاره نیست.

این روش، ساده به نظر می‌رسد: تعداد زیادی ارتباط جمع‌آوری کنید، آن‌ها را از طریق هوش مصنوعی اجرا کنید تا الگوها را پیدا کنید، سپس بنشینید و لذت ببرید. با این حال، این روش همیشه کار نمی‌کند.

هوش مصنوعی عملکرد خوبی دارد، اگر آن را روی بخشی از یک مجموعه ضبط شده آموزش دهید و سپس روی بقیه آزمایش کنید. اما اگر داده‌هایی با ویژگی‌های صوتی کمی متفاوت به آن بدهید، اغلب شکست می‌خورد. حتی وقتی الگوهایی در مجموعه داده‌های عظیم پیدا می‌کند، این تنها آغاز کار است. نقش دانشمندان این است که این ویژگی‌ها را بررسی کنند و مطمئن شوند که برای حیوانات معنادار هستند.

به طور اساسی، این به دانستن زمینه‌ای که حیوان صدا تولید کرده است، باز می‌گردد. این همیشه آسان نیست. برای مثال، نهنگ‌ها بیشتر عمر خود را زیر سطح آب می‌گذرانند که جمع‌آوری اطلاعات درباره آن‌ها را دشوار می‌کند.

به گفته آدریانو لامیرا در دانشگاه وارویک، بریتانیا اورانگوتان‌ها نیز می‌توانند چالشی جالب ایجاد کنند. او و همکارانش کشف کردند که این میمون‌های بزرگ توانایی ارتباط درباره رویدادهای گذشته را دارند، زمانی که دریافتند مادران تا ۲۰ دقیقه پس از دیدن یک شکارچی تماس هشدار خود را به نوزادان به تأخیر می‌اندازند. آن‌ها دریافتند که اورانگوتان‌ها ویژگی‌های صوتی تماس‌های خود را تغییر می‌دهند تا شنونده بتواند حدس بزند از زمان وقوع رویداد چه مدت گذشته است.

این موضوع، کار را برای پژوهشگری که سعی دارد زمینه یک تماس خاص را تعیین کند، دشوار می‌سازد و این سؤالات را پیش می‌آورد: آیا این تماس مربوط به همین لحظه است یا زمانی که رویداد دیده شد؟ ما هیچ ایده‌ای نداریم.

ایرین پپربرگ در دانشگاه بوستون، ماساچوست، یک مشکل بزرگ‌تر را نمایان می‌کند: اگر تنها روی شکستن کدهای صوتی تمرکز کنیم، سایر اشکال ارتباط را از دست خواهیم داد. حتی چیزهای ظریف هم می‌توانند اثر بزرگی داشته باشند. برای مثال، پرندگان ژاپنی (Parus minor) از نت‌ها و ترکیب نت‌های مختلف برای انتقال پیام‌های مختلف، مانند «خطر» و «نزدیک شدن» استفاده می‌کنند، اما ترتیب خواندن آن‌ها می‌تواند معنای کلی را تغییر دهد. روش‌های دیگر ارتباط برخی حیوانات را نیز اضافه کنید. تغییر رنگ، آزادسازی بو، لمس، حالات صورت، حتی شوک‌های الکتریکی استفاده‌شده توسط برخی ماهی‌ها از جمله مواردی هستند که می‌توانند به تغییر معنای صوت یا نشانه‌ ایجاد شده کمک کنند و این موارد، کار را به وضوح دشوارتر می‌کند و استفاده‌ تنها از هوش مصنوعی کافی نخواهد بود. حتی اگر بتوانیم انواع مختلف ارتباطات را رمزگشایی کنیم، سؤال در مورد اینکه آیا هیچ گونه‌ای غیر از انسان زبان دارد، احتمالا مورد بحث خواهد ماند.

لوک رندل (Luke Rendell)، یک زیست‌شناس و محقق رفتار حیوانات و اکولوژی رفتاری اهل بریتانیا می‌گوید: زبان چندوجهی است. مواردی هستند که به آن کمک می‌کنند، مانند یادگیری صوتی. مواردی نیز هستند که کاملا ضروری‌اند، مانند نظریه ذهن و درک اینکه عامل دیگری آنجا هست. همچنین نیاز به یک سیستم صوتی به اندازه کافی انعطاف‌پذیر و توانایی به یاد سپردن گذشته و فکر کردن درباره آینده وجود دارد. حیواناتی با برخی از این توانایی‌ها وجود دارند، اما انسان تنها گونه‌ای است که همه آن‌ها را باهم دارد.
دیوید گربر (David Gruber)، زیست‌شناس دریایی و محقق رفتار حیوانات دریایی اهل آمریکا مثبت‌اندیش‌تر است. او می‌گوید: ما تعریفی برای زبان نوشتیم که حیوانات دیگر هرگز نمی‌توانند از آن عبور کنند، اما اگر زبان را به صورت پیوسته ببینید، نهنگ‌ها زبان دارند.

زبان کدام یک از حیوانات را زودتر رمزگشایی خواهیم کرد؟

نهنگ‌ها قطعا در صدر جدول هستند. نه به خاطر اهمیت بلکه به این دلیل که ما پیش‌تر بسیاری از تماس‌های آن‌ها را ضبط کرده‌ایم. برای مثال، دهه‌ها داده درباره آوازهای نهنگ‌های گوژپشت در اقیانوس آرام جنوبی و نحوه گسترش آوازها بین جمعیت‌ها وجود دارد. یک گزینه دیگر پروژه دلفین‌های سارسوتا است. این پروژه ترکیبی واقعا خوب از داده‌های بلندمدت و داده‌های بسیار دقیق درباره حیوانات خاص در جمعیتشان دارد، بنابراین قطعا در پنج پروژه برتر جهان از نظر مطالعات بلندمدت قرار دارد.

لائلا ساییگ (Laela Sayigh)، یک زیست‌شناس دریایی و محقق رفتار دلفین‌ها اهل آمریکا است. او برای دلفین‌های خود امیدوار است، اما می‌داند که این یک چالش بزرگ خواهد بود. برای شروع، دلفین‌ها مجموعه‌ای کامل از صداهای پالس-انفجاری تولید می‌کنند که شامل توالی‌های سریع است که او هنوز حتی شروع به مطالعه آن‌ها نکرده است. این صداها اغلب همراه با سوت‌ها استفاده می‌شوند و در بسیاری از موارد، به نظر می‌رسد چیزی شبیه به احساسات را منتقل می‌کنند. به گفته او، احتمالاً یک صدای پالس-انفجاری همراه با سوت اختصاصی خود دلفین می‌تواند چیزی شبیه «من واقعا ناراحتم» یا «من خوشحالم» معنی داشته باشد.

دلفین‌ها از اکولوکیشن استفاده می‌کنند که می‌تواند یک عنصر کامل دیگر به ارتباطات آن‌ها اضافه کند اگر این صداها همراه با تغییرات خاصی در حرکات بدن ایجاد شود مانند آنچه که ماهی مرکب انجام می‌دهد که شاید شبیه بالا بردن ابرو یا چشمک زدن ما باشد. ساییگ می‌گوید: برای من اکنون بسیار روشن‌تر شده است که این کار زمان زیادی خواهد برد، چون آن‌ها بسیار پیچیده هستند.

یوول که یک زیست‌شناس و متخصص رفتار حیوانات و اکولوژی حسی است، فکر می‌کند که کار با دلفین‌ها بسیار دشوار است. او فکر می‌کند اولین حیوانی که ارتباطاتش به طور کامل رمزگشایی شود، احتمالا جانوری باشد که مطالعه‌ آن راحت‌تر خواهد بود، شاید گونه‌ای از پرندگان اجتماعی که در گروه‌ها زندگی می‌کنند و از صداها برای هماهنگی رفتار استفاده می‌کنند.

پپربرگ، زیست‌شناس و روانشناس حیوانات که به خاطر کارش با طوطی‌های خاکستری، از جمله الکس بی‌قرار مشهور شد، نیز فکر می‌کند پرندگان مزیت بیشتری دارند. او به تحقیقات اخیر اشاره می‌کند که نشان می‌دهد مغز مرغ عشق‌ها، شامل نقشه‌ای از صداهای صوتی است که شباهت زیادی به نقشه‌های موجود در مغز انسان دارد و توضیح می‌دهد: من شخصا به سیستم پرندگان علاقه‌مندم، چون یادگیری صوتی آن‌ها بسیار شبیه ما است.

با این حال، این فقط یک مسابقه برای اول شدن یا بردن جایزه بزرگ نیست.

اگر ما موفق شویم ارتباطات هر گونه دیگری را رمزگشایی کنیم، این دستاورد می‌تواند راه‌های کاملا جدیدی برای دیدن و درک جهان باز کند. بسیاری از پژوهشگران معتقدند این کشف به زودی رخ خواهد داد. شاید این رمزگشایی به ما کمک کند تا درک کنیم ارتباط با اکوسیستم‌ها چگونه است. یا ممکن است معانی جدیدی در رنگ‌ها ببینیم، همان‌طور که وقتی متوجه شدیم دید زنبور تا طیف فرابنفش گسترش می‌یابد، توانستیم ببینیم جهان از دید آن‌ها چگونه است. به طور بنیادی‌تر، این یافته‌ها می‌تواند احترام ما به سایر گونه‌ها را افزایش دهد.

یوول می‌گوید: من فکر می‌کنم هر چیزی که درباره حیوانات یاد می‌گیریم، باعث می‌شود بیشتر آن‌ها را ارج نهیم. مطالعه روی ارتباط احتمالا بسیاری از مردم را به فکر وا می‌دارد و بسیاری با خود می‌گویند: «وای، آن‌ها شبیه ما هستند!»