科学家借助人工智能开发跨物种翻译，实现人类与动物对话

发布时间：2022-11-02 10:36 所属栏目：16 来源：互联网

导读：生物声学和生态声学领域的研究人员正在用人工智能来筛选录音，寻找可能帮助我们理解动物交流的模式。现在有了鲸鱼的歌声和蜜蜂的舞蹈等数据库，有一天这些数据库可能会变成动物版谷歌翻译。与动植物交流的能力有两面性，人类可以亲近自然，甚至治愈我们造成

　　·生物声学和生态声学领域的研究人员正在用人工智能来筛选录音，寻找可能帮助我们理解动物交流的模式。现在有了鲸鱼的歌声和蜜蜂的舞蹈等数据库，有一天这些数据库可能会变成“动物版谷歌翻译”。

　　·与动植物交流的能力有两面性，人类可以亲近自然，甚至治愈我们造成的一些伤害，但也可能利用它来凌驾于动植物之上。

　　世界上充斥着人类听不到的声音，蝙蝠利用超声波交流，大象利用次声波沟通，珊瑚礁是水世界里的俱乐部，充满了海洋生物的各种声音。

　　几个世纪以来，人类甚至不知道这些声音的存在。但随着科技的进步，无人机、数字录音机和人工智能等工具正以前所未有的方式帮助人类倾听大自然的声音，使我们能够展望，不久的将来可以利用计算机与动物交谈。

　　在某些领域，这一展望已经开始化为行动。加拿大不列颠哥伦比亚大学教授凯伦·巴克（Karen Bakker）在她的新书《生命的声音：数字技术如何让我们深入动植物世界》（《The Sounds of Life: How Digital Technology Is Bringing Us Closer to the Worlds of Animals and Plants》）中写道：“数字技术常常让我们联想到与自然的疏离，但另一方面它却为我们提供了一个倾听非人类声音的机会，恢复我们与自然界的联系。”从热带雨林到海洋深处，全球各地的生态系统中都设立了自动监听站。设备小型化使科学家能够将麦克风贴在蜜蜂这样小的动物身上。巴克写道：“这些数字设备就像一个行星级助听器，使人类能够超越我们感官能力的限制，倾听和研究大自然的声音。”

　　凯伦·巴克的新书《生命的声音：数字技术如何让我们深入动植物世界》。

　　所有这些设备都会产生大量数据，人工处理难度很大。因此，生物声学（研究生物有机体发出的声音）和生态声学（研究整个生态系统发出的声音）领域的研究人员正在用人工智能来筛选录音，寻找可能帮助我们理解动物交流的模式。现在有了鲸鱼的歌声和蜜蜂的舞蹈等数据库，巴克写道，有一天这些数据库可能会变成“动物版谷歌翻译”。

　　但巴克警告说，与动植物交流的能力有两面性，人类必须仔细考虑如何利用技术进步与自然界互动。我们可以利用对声音丰富性的理解来亲近自然，甚至治愈我们造成的一些伤害，但我们也可能利用它来凌驾于动植物之上。

　　作为古根海姆研究员（2022年），巴克的研究重点是数字化转型和可持续性，以及如何促成人工智能和生物数字技术的应用，以应对人类世的挑战。目前，她专注于一个关于数字技术对环境治理影响的新研究项目。美国科技媒体Recode10月30日刊登了与巴克的对话。

　　用机器人操纵蜜蜂，但要警惕剥削动物

　　记者：从你在介绍中提出的大胆想法开始：我们正在使用人工智能等技术与动物对话。这如何解释呢？

　　巴克：我们可以使用人工智能机器人说动物语言，从根本上打破物种间交流的障碍。研究人员正在用一种非常初级的方法对蜜蜂和海豚进行研究，在某些方面也对大象进行了研究。如今我们面临一个非常严肃的伦理问题，因为与其它物种说话的能力听起来很吸引人，但它可以被用来创造更深层次的物种间关系，也可能被滥用于驯养以前未能控制的野生物种。

　　记者：这是怎么做到的？

　　巴克：我来举个例子。德国的一个研究小组将蜜蜂信号编码到机器人中，并将其送入蜂巢。这个机器人能够利用蜜蜂的摇摆舞交流方式来告诉蜜蜂停止移动，并且能够告诉那些蜜蜂飞到哪里去寻找某种花蜜源。这项研究的下一阶段是将这些机器人植入蜂箱中，蜜蜂们会从一开始就把这些机器人当做它们的成员。这样我们对蜂房的控制就达到了前所未有的程度，并将以一种前所未有的方式驯化蜂巢。这就产生了剥削动物的可能性。另外，人类很早就在军事上利用动物，所以我认为需要警惕。

　　这就是研究人员开始思考的伦理问题。我们希望，在未来有了道德规范后，像我们这样的普通人将有能力倾听并理解大自然的声音。我认为这创造了一种对自然的真正的敬畏感、好奇心以及亲切感。这就是我所希望的技术发展的方向。

　　记者：最初我们是如何意识到动物甚至地球，正在发出我们听不到的声音的？

　　巴克：人类倾向于相信超越我们认知范围的东西并不存在。很多声音就在我们耳边，但因为视觉比声音更重要的这个认知，我们根本就没有去倾听它们。

　　改变认知的因素（也是我写这本书的原因），是现在的数字技术使我们能够非常容易地倾听地球上所有物种的声音。我们会发现，以前从不认为会发声或对声音做出反应的大量物种确实是大自然交响乐团的一分子。这个发现就像几百年前的显微镜一样意义重大：它打开了声音世界的大门，并带来了许多颠覆认知的关于动物复杂交流、语言和行为的发现。

　　太平洋上的座头鲸和幼鲸。1970年发行的专辑《座头鲸之歌》(Songs of The Humpback Whale)吸引了大众的注意，改变了我们对鲸鱼的看法，并引发了禁止捕鲸的支持活动。图片来源：Alexis Rosenfeld/Getty Images

　　记者：大象似乎是一个例子。

　　巴克：我在书中讲了凯蒂·佩恩（Katie Payne）的故事，她是20世纪生物声学的杰出代表之一。她其实是一个受过古典训练的音乐家。在对鲸鱼的声音做了大量研究之后，她首次发现大象发出的声音，有人类听力范围以下的次声波。这就解释了大象为什么可以远距离知道其他大象的位置。它们可以协调行动，并以类似心灵感应的方式进行交流。大象利用的次声波，可以穿越土壤、石头甚至墙壁传播很远。但发现的方法很简单，就是坐下来专心倾听。

　　凯蒂·佩恩形容大象的次声波就像是胸口奇怪的悸动，一种不安感。这就是我们作为人类能感知次声波的方式。但在数字技术出现之前，我们能发现这些声音的唯一方法显得有些随机：我们可能会出去录下一些声音，然后在实验室里费力地听。

　　记者：我很好奇动物是如何感知这些声音的。你说我们感受到的次声波是胸口的一种悸动，那有没有办法知道大象自己是如何感受到这些声音的？它们是否也听到了悸动声？或者它们听到的是我们听不太懂的复杂的东西？

　　巴克：我们的认知很有限，因为说到底，这些数字技术只是一个拟像。大自然里的声音往往比人类的听力范围高或低得多，我们要想研究，就必须改变这些声音。所以我们永远不可能知道蝙蝠是如何感知声音的。

　　科学家们用“客观环境”（“umwelt”）来形容这一现象，这是动物在倾听时的体验，它们在皮肤上感知环境。不过这只是我们的猜测。但是当我们试图这样做的时候，我认为摒弃人类关于语言和交流的认知是非常重要的。米尔贾姆·克恩席尔德（Mirjam Knörnschild）是一位优秀的研究蝙蝠的德国研究员，他在书中提出了一个很好的观点:实际上，了解我们对语言的认知，并不是那么有趣。更有趣的是试图理解蝙蝠之间或它们与其他物种之间的交流。所以，如果我们有一个更以生物为中心的方法来理解动物的交流，就会产生更令人兴奋的洞见。

　　在欧洲的一个洞穴里，纳特勒蝙蝠正在飞翔。研究人员在蝙蝠的栖息地嵌入监听设备，以了解它们如何相互交流。图片来源：Arterra/Universal Images Group via Getty Images

　　摒弃以人为中心，用机器学习解析大量数据

　　记者：在书的开头，你提到了“动物版谷歌翻译”的想法。不过，你所说的这个想法与传统认知不同。过去的翻译一直是关于一个群体与另一个群体互动的，但你谈到了主动选择不与一个群体互动，而只是观察。这与我们通常看待翻译的方式非常不同。

　　巴克：在20世纪，许多教灵长类动物人类语言或手语的尝试都是基于这样一个假设：语言是人类独有的。如果我们要证明动物也有语言，我们就必须证明它们也可以学习人类语言。回想起来，这是一个非常以人为中心的观点。

　　如今的研究采用了一种截然不同的方法。它从记录动物甚至植物发出的声音开始，然后使用机器学习来解析大量数据，检测相关模式与行为的联系，试图确定声音是否传达了复杂的信息。这些研究人员所做的不是教这些物种使用人类语言，而是类似于汇编这些物种的信号字典，然后尝试理解这些信号的含义。

　　他们发现了一些惊人的东西。例如，大象会对蜜蜂发出一种不同的信号，因为蜜蜂是一种威胁，对人类则会发出另一种信号。此外，它们还区分了具有威胁性的人类和无威胁性的人类。蜜蜂有数百种声音类型。现在我们知道它们的语言带有振动、位置和听觉属性。

　　记者：我被你书中关于珊瑚的章节深深吸引，珊瑚礁不仅会发出自己的声音，还能吸引那些看上去没有耳朵却能听见声音的小珊瑚。我很好奇，健康的珊瑚礁听起来像什么？

　　巴克：健康的珊瑚礁听起来有点像水下交响乐，会有珊瑚礁、珊瑚礁里的生物甚至几十英里外的鲸鱼发出的隆隆声、嘶嘶声和咔哒声。如果你能听见超声波，就可能会听到珊瑚本身的声音。

　　珊瑚幼虫已经被证明能够听到健康珊瑚礁的声音。这些生物是非常微小的，它们没有胳膊或腿，也没有明显的听觉器官和中枢神经系统。但不知怎的，它们能听到健康珊瑚礁的声音，并可以游向它。这真是令人震惊。如果连这些小生物都能以比人类更精确协调的方式听到声音，那大自然在听什么呢？

　　记者：你提到数字听力（digital listening）是一种新事物，但深度听力（deep listening）不是。这是什么意思？

　　巴克：北美印第安人中黑脚族（Blackfoot）哲学家Leroy Little Bear认为：“人类的大脑就像无线电表盘上的一个电台，停在一个地方，听不见所有其他电台的声音……动物、岩石、树木，却同时在整个感知范围内广播。”原住民作家John Borrows认同Robin Wall Kimmer的观点，将深度听力描述为一种古老而珍贵的艺术。在数字技术出现之前，人类有很多倾听自然的尝试。土著人知晓动物复杂的沟通能力，他们有各种策略来翻译这些声音并参与跨物种的沟通。因此，深度听力为我们提供了另一扇进入非人类声音世界的窗口，并让我们产生一种归属感、责任感，以及数字听力所缺乏的道德感。

　　记者：你所写的每一个研究过动物声音的人似乎都受到了科学界的强烈抵制，他们花了一半的时间来反对这种抵制，直到最终证明他们是正确的。我忍不住想，承认这些交流形式，是需要人类以一种不舒服的方式来面对我们的感知和智力观念的。

　　巴克：是的，那些在书中提到的科学家经常遇到非常强烈的反对。他们被撤销了资助，在会议上被质疑，被嘲笑，经常被解雇。但他们坚持了下来，因为经验证据就在那里。

　　在科学体系和公共话语中有一种残留的人类例外论，我们希望相信人类在某些方面是独一无二的。过去常说人类是唯一能够制造工具的，现在我们知道情况并非如此。如果人类有独特的语言天赋，这不是很好吗？或许情况也并非如此。或许当我们完善对非人类语言的理解时，我们会对语言有一个更包容性的定义，它是生命之树上的连接点。

　　这种想法破坏了原本稳定的秩序。意识到我们基本上对周围的所有这些声音都充耳不闻，是让人不安的。我们人类才是听力困难的物种。我想，这会产生一种懊恼感，也许还有些尴尬。所有这些声音一直存在，而我们从未意识到。因此，与这项研究相关的感受是复杂的，哲学辩论也十分激烈。然而，经验证据使我们不得不直面这些对话和冲突。

　　气候变化会抑制物种的交流能力

　　记者：你写道，气候变化正在以某种物理方式直接影响地球的声音景观。这如何解释呢？

　　巴克：如果你把这个星球想象成一个有季节性变奏的交响乐团或爵士乐乐队，我们听到的噪音会随着生活节奏起伏，气候变化破坏了这种节奏。

　　在某些情况下，气候变化甚至会抑制物种的交流能力。例如，非洲稀树草原上的鸟类和许多其他物种的“合唱”就发生在黎明和黄昏，因为这是空气中湿度较高的时刻，所以声音传播得更快更远。这不就是一个与远方亲人交流的好时机吗？

　　但现在，气候变化影响大气的温度和湿度，我们正以一种尚未知晓的方式影响“黎明合唱团”。在干燥和炎热的环境中，物种交流可能会更难。如果它们不能很好地沟通，就会缺乏安全感，不能在受到威胁时警告对方，更难找到伴侣。这也会影响它们的生存和繁衍。

　　记者：你写道，尽管如此，这些数字技术也可能有助于消除一些伤害。有什么与此相关的项目或应用吗？

　　巴克：一个真正让我兴奋的项目是利用生物声学，以音乐疗法来恢复生态。事实证明，一些物种，如鱼类和珊瑚，会对健康珊瑚礁发出的声音做出反应。这可以帮助我们恢复退化的生态系统。这项研究尚处于起步阶段。我们不知道有多少适用的物种，但如果我们能真正开始使用基于生物声学的音乐疗法来改善生态系统，那将是一件非常棒的事情。

（编辑：ASP站长网）