Проект CETI — декодинг «языка» кашалотов

Машинное обучение, Искусственный интеллект, Экология.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Кашалот

В 2016 году океанологи впервые обнаружили и записали то, как кашалоты общаются друг с другом, используя своеобразную ультразвуковую речь из коротких и длинных ритмично повторяющихся щелчков (кодов), напоминающих сигналы азбуки Морзе. Им удалось обнаружить, что кашалоты общаются друг с другом тэт-а-тэт, в формате диалога между двумя особями. До этого биологи считали, что эти киты используют групповые формы общения, что «диалекты» их языка различаются по группам, и одинаковые для их членов.

Но оказалось, что каждый кит общается с товарищами на собственном «сленге». Учёные планируют использовать машинное обучение, чтобы попытаться расшифровать то, что эти животные «говорят» друг другу. Если люди когда-либо расшифруют язык китов или даже определят, обладают ли киты тем, что мы действительно можем назвать языком, нам нужно будет наделить их щелчки контекстом. Результатом расшифровки общения китов будет знание того, кем являются эти одни из самых загадочных существ Земли.

Трудности перевода

Ничего подобного никогда не предпринималось. Люди обучили собак реагировать на команды, а дельфины научились имитировать человеческий свист. Шимпанзе и гориллы научились использовать язык жестов, чтобы отвечать на вопросы. Попугаи могут имитировать человеческую речь, а слон в Сеуле по имени Кхосик может даже сказать несколько слов по-корейски. Но цель не в том, чтобы научить китов понимать людей, а в том, чтобы понять их, что кашалоты говорят друг другу, живя в дикой природе. Предполагается, что у кашалотов есть свой язык, на котором можно поговорить о людях, рыбе, лодках, или погоде. Кто знает, о чем ещё?!

Представьте, что появился Google Переводчик, который может переводить животный «язык». В то время, когда идёт колонизация Марса, а обезьяна может управлять компьютером, перспектива изучения первого нечеловеческого языка не такая уж и фантастическая и далекая. Project CETI (Cetacean Translation Initiative) — является одной из крупнейших попыток межвидовой коммуникации в истории. Это специалисты в области океанологии, лингвистики, робототехники и машинного обучения, а также фотографы и водолазы, которые 19-апреля 2021 года отправились в пятилетнюю одиссею в Карибское море, чтобы вести исследовательскую работу по расшифровке языка кашалотов. Они будут во многом опираться на достижения в области искусственного интеллекта, который переводит один человеческий язык на другой.

https://www.projectceti.org/

Учёные уже работают над созданием специализированных видео- и аудиозаписывающих устройств, чтобы поймать миллионы китовых кодов и проанализировать их. Цель состоит в раскрытии основной архитектуры китовой болтовни: какие единицы составляют китовое общение? Есть ли своеобразная грамматика, синтаксис или что-то подобное словам и предложениям? Эти эксперты будут отслеживать, как киты ведут себя, когда щёлкают или слышат щелчки. И используя прорыв в обработке естественного языка — ветвь искусственного интеллекта, которая помогает Alexa и Siri реагировать на голосовые команды, — исследователи попытаются интерпретировать эту информацию.

Лингвисты утверждают, что даже у самых умных животных, кроме человека, отсутствует система общения, которую можно было бы назвать языком. Но могут ли киты стать исключением?

Человеческий язык развился, по крайней мере частично, чтобы опосредовать социальные отношения. Так же и кашалоты ведут сложную социальную жизнь.

Кашалот активно (как и другие зубатые киты) использует высокочастотную и ультразвуковую эхолокацию для обнаружения добычи и ориентирования.

Пришельцы из морских глубин

У кашалотов самый большой мозг в животном мире, в шесть раз больше человеческого. Они живут в социальных группах, где доминируют самки, и обмениваются кодами в виде дуэта стаккато, особенно когда они находятся на поверхности. Они разделяются на большие кланы, состоящие из сотен или даже тысячи особей, которые идентифицируют себя с помощью различных кодов-щелчков. В некотором смысле кланы говорят на разных диалектах. Киты также идентифицируют друг друга по определенным шаблонам щелчков, которые они, по-видимому, используют как имена. И они изучают свои коды так же, как люди изучают язык, «бормоча» щелчки в детском возрасте, пока не усвоят лексикон своей стаи.

Начиная с 2008 года морской биолог Шэйн Геро (Shane Gero) идентифицировал сотни особей из двух больших кланов у берегов Доминики. Геро может узнать многих кашалотов с первого взгляда по уникальным отметинам. Анализируя ДНК из китовых фекалий и образцов кожи, он сделал базу данных из нескольких поколений кашалотов. И он вел подробные записи, в том числе тысячи исчерпывающе аннотированных записей щелчков: кто издавал, к какому клану они принадлежали, с кем были и чем занимались в это время.

Этого оказалось более чем достаточно для тестов. Применяя алгоритм искусственного интеллекта к некоторым записям щелчков Геро, специалисты по машинному обучению запрограммировали компьютер распознавать отдельных кашалотов по их щелчкам. В итоге компьютер стал правильно распознавать 94% кашалотов. Машинное обучение требует огромного количества информации, и записей Геро для этого не хватит. Для поиска закономерностей в речи китов, потребуются десятки миллионов кодов, а может, и больше.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Спектрограмма

Это не в первый раз когда ИИ помогает учёным декодить животных. С помощью машинного обучения исследователи в 2016 году расшифровали различия писков между египетскими летучими мышами, ссорящимися из-за еды, и теми, кто борется за места для отдыха. Преобразуя эти звуки в спектограммы и пропуская их через искусственные нейронные сети, учёные в 2019 году связали разные звуки с различным поведением, таким как бегство от опасности или попытка привлечь партнёра. Исследователи окрестили этот алгоритм как DeepSqueak. https://www.nature.com/articles/s41386-018-0303-6

Вечеринка с китами

Помимо Шэйна Геро в группу входят биолог Дэвид Грубер (David Gruber), китовый биолог Роджер Пейн (Roger Payne), лауреат премии Макартура, который популяризировал завораживающие песни горбатых китов в 1960-х и 1970-х годах, помогая продвинуть акцию «Спасите китов». А также Роберт Вуд (Robert Wood), робототехник из Гарварда, который вместе с Грубером сконструировал манипулятор для медуз, и чья лаборатория построила самосгибающийся оригами и летающий дрон размером с насекомое. И есть Даниэла Рус (Daniela Rus), еще одна обладательница премии Макартура и директор по информатике и искусственному интеллекту Массачусетского технологического института, и многие другие.

«Мы хотим узнать как можно больше», — говорит Грубер. «Как влияет погода? Кто с кем разговаривает? Что происходит в 10 километрах отсюда. Кит голоден, болен, беременна, спаривается? Но мы хотим быть настолько невидимыми, насколько это возможно. Смысл в том, чтобы слушать китов в их собственном окружении, на их собственных условиях».

Помимо наблюдений и записей, учёным нужно будет синхронизировать общение китов с их поведением: есть ли какая-то конкретная кодировка, которая появляется перед охотой, или последовательность, которая возникает, когда киты решают спариться.

«Это проблема коктейльной вечеринки. Раскидайте несколько микрофонов по комнате, где идёт вечеринка, и они уловят обрывки разговоров. Но наблюдайте за людьми — отслеживая, кто дотрагивается до чьей-то руки, кто просматривает комнату в поисках лучшей компании — и вся картина начинает обретать правильный контекст», — говорит Грубер.

Исследователи CETI уже потратили год на разработку огромного количества сложных подводных датчиков с высоким разрешением, которые будут записывать звук 24 часа в сутки на огромной части района Карибского моря. Три из этих систем прослушивания, каждая из которых прикреплена к бую на поверхности, опустятся на сотни метров до дна, с гидрофонами через каждые несколько сотен метров.

Роберт Вуд, который также является исследователем National Geographic, разработал новую версию видеокамеры, которая прикрепляется к китам с помощью присосок. Эта камера может выдерживать давление на глубине, где охотятся киты, делать снимки почти в полной темноте и записывать высококачественный звук.

Даниэла Рус из Массачусетского технологического института разрабатывает воздушные, плавучие и подводные дроны, которые могут ненавязчиво записывать звук и видео. Недавно она помогла построить плавательного робота, который двигается бесшумно, имитируя волнообразные движения хвоста рифовой рыбы.

Будет с кем поговорить

Эксперты говорят, что CETI может революционизировать элементы исследования дикой природы. Джанет Манн, профессор Джорджтаунского университета, десятилетиями изучающая дельфинов в Австралии, считает, что этот проект может стать «новаторским не только для кашалотов, но также и для изучения других животных».

Мишель Фурнет, эколог из Корнельского университета, говорит, что проект направлен на решение ключевой проблемы исследований животных. Люди, в том числе учёные, склонны видеть человеческие модели в поведении животных. «Мы видим, как горбатый кит машет грудным плавником, и думаем, что он здоровается», — говорит она. Но горбатые киты обычно просто агрессивны. По словам Фурнета, искусственный интеллект может отсеять наши предубеждения и более точно находить смысл в общении и поведении братьев наших меньших.

Из-за хищнической добычи, прекратившейся только к 1980-м годам, поголовье кашалотов сильно снизилось, но сохранилось лучше, чем поголовье усатых китов. Сейчас оно медленно восстанавливается, хотя этому несколько препятствуют антропогенные факторы (загрязнение морей, интенсивное рыболовство и др.). Современное количество кашалотов в мире трудно поддаётся оценке; наиболее вероятное число — 300—400 тысяч голов.

Даже если CETI никогда не взломает код кашалота, исследователи обязательно добьются значительных успехов в машинном обучении, общении с животными и в нашем понимании одного из самых загадочных существ в мире.

ЭКГ ребенка 6 лет. УЗИ показало маленькие аномалии сердца - хорда в ненужном для нее месте, но далекая от кровотоков. Шумы в сердце есть, по словам педиатра ЭКГ тоже плохие, но "кардиолог расскажет сам".
Прием кардиолога только в конце недели. Если можете помочь, буду крайне благодарна.

Ребенку уже отменили все прививки (был мед. отвод по невралгии, потом долго не было вакцин), спорт и любые перегрузки.

Первое ЭКГ без нагрузки. Второе с нагрузкой.