Rennen, um mit den klügsten Umweltraubtieren zu sprechen und sie zu retten

In dem Sci-Fi-Thriller Arrival aus dem Jahr 2016 kämpft ein Linguist und theoretischer Physiker gegen die Zeit, um sich mit gefährdeten Hepterapoden zu verbinden, die ihre Weisheit und Techniken mit der Menschheit teilen wollen, damit sie überleben und sich eines Tages für den Gefallen revanchieren können.

An der University of California, Berkeley, findet eine reale und realistischere Mission statt, um eine unbekannte Form der Kommunikation zu entschlüsseln. Der Linguist Jasper Begus und der Informatiker Shafee Goldwasser sind Teil eines internationalen Forscherteams, das versucht, mit Pottwalen zwischen den Arten zu kommunizieren, indem sie ihre ohrenbetäubenden Klickgeräusche von mehr als 200 Dezibel oder Cudas entschlüsseln.

Sie gehören zu den wichtigsten Mitgliedern der Cetacean Translation Initiative (CETI), einem neu gestarteten fünfjährigen multidisziplinären Projekt, das darauf abzielt, Morsecode-ähnliche Verbindungen zu Pottwalen vor der Karibikinsel Dominica zu brechen, um ein tieferes Wissen über die Ozeane zu erlangen . intelligentere Raubtiere und um ihren Lebensraum vor mehr menschlichen Störungen zu bewahren.

Mit Wissenschaftlern aus 16 verschiedenen Forschungsinstituten gilt CETI als die größte Anstrengung in der Geschichte der Kommunikation zwischen den Arten. Ob an Land oder im Meer, es ist harte Arbeit.

„Wir haben es mit einer völlig unbekannten Form der Kommunikation zu tun, und die Datenerfassung kann eine Herausforderung darstellen“, sagte Bigos, Assistenzprofessor für Linguistik am Department of Social Sciences der UC Berkeley und Direktor des Berkeley Speech and Computation Laboratory. Das Ingenieurteam von CETI arbeitet daran, ein Drohnensystem zu bauen, das Wale automatisch unterscheidet und ihre Lautäußerungen und andere Parameter wie Richtung, Geschwindigkeit und Temperatur aufzeichnet.

Etwa 15 Millionen Jahre vor den Menschen auf der Erde verleihen ihnen die Gehirne von Riesenpottwalen die neuronale Fähigkeit zur Planung, komplexen Kommunikation und sozialen Interaktionen, die Jahrzehnte überdauern. Ihre 30 Tonnen schweren silbernen Körper speichern Kohlenstoff und spielen eine unterstützende Rolle bei der Abkühlung der Erde.

Pottwale organisieren sich in großen mütterlichen Familien und Clans, wobei sich jede Gruppe mit ihrem eigenen Dialekt identifiziert. Ihre kräftigen Klickgeräusche werden von einer Mischung aus Organen, bekannt als Spermaceti, abgegeben, die sich über ihren Schädeln befinden. Laut Bigos sind die Geräuschmuster der Wale erlernt – nicht angeboren, wie das Bellen eines Hundes.

Ihre Lebensräume in der Tiefsee sind durch Lärmbelästigung, Klimawandel, kommerzielle Fischerei und militärische Aktivitäten bedroht, zu denen Unterwasserexplosionen und Sonartechnologie gehören.

Dem natürlichen Absterben überlassen, sinken Pottwale auf den Meeresboden und nehmen dabei den in ihrem Körper gespeicherten Kohlenstoff mit, der in die Atmosphäre freigesetzt worden wäre, wenn die Wale gejagt und an Land gebracht worden wären. Darüber hinaus tragen Walfäkalien zum Wachstum von Phytoplankton bei, das schätzungsweise etwa 40 % des gesamten produzierten Kohlendioxids einfängt.

„Wenn wir Pottwale besser kennenlernen, indem wir ihre Kommunikation und den vollen Umfang ihres kognitiven und sozialen Lebens lernen, ist es für uns als Spezies schwierig, sie als unbewusste Wesen zu behandeln und zu zerstören“, sagte Bigos.

In ihren Labors an der UC Berkeley verwenden Begus und Goldwasser, Gewinner des renommierten AM-Turing-Preises der Computer Machinery Association, künstliche Intelligenz, einschließlich Deep-Fake-Technologie, um Sprachmuster in Aufzeichnungen von möglicherweise Milliarden von Pottwal-Klicks zu identifizieren.

„Im Fall der Übersetzung einer menschlichen Sprache in eine andere ist oft ein ‚Rosetta-Stein‘ verfügbar, was dies zu einem sogenannten überwachten Sprachübersetzungsproblem macht. Auch wenn wir solche Beispiele nicht kennen, haben wir zumindest unsere eigenen Wörter, “, sagte Goldwasser, Direktor des Simmons Institute for Computing Theory und C. Lester Hogan Professor für Elektrotechnik und Informatik.

Sie fügte hinzu: „Für CETI müssen wir die Theorie und Praxis der unbeaufsichtigten Übersetzung, in der keine gültigen Übersetzungsbeispiele bereitgestellt werden, erheblich erweitern, auf eine Umgebung, in der unser Vorwissen darüber, womit Wale kommunizieren können, begrenzt ist und wir keine kontrollierten Experimente durchführen können . Die Methoden werden uns leiten, neue, um zu modellieren, womit Wale kommunizieren, wenn wir Fortschritte bei einer Übersetzungsaufgabe machen, oder alternativ vorgeschlagene Übersetzungen ausschließen.

Wie bei jeder unbekannten Form der Kommunikation sind die Geräusche von Pottwalen, um miteinander zu kommunizieren und durch die Echoortung zu navigieren, voller Geheimnisse. Die Unbekannten im Kommunikationssystem des Pottwals sind nicht nur das, was die Kodas bedeuten, sondern auch, wie wir testen und bestätigen, was sie unserer Meinung nach bedeuten.

Um diese Fragen zu beantworten, wird das Team neue Fortschritte in der künstlichen Intelligenz (KI) nutzen. Begus entwickelt künstliche Intelligenzmodelle, die die menschliche Sprache ähnlich lernen, wie Kinder Sprache lernen: ohne Aufsicht, ohne Text und durch Nachahmung und Vorstellungskraft. Gemeinsam mit seinem Team am Berkeley Computation and Speech Laboratory testet er, ob Modelle, die die menschliche Sprache aus Sprache lernen, auch das Kommunikationssystem des Pottwals erlernen können.

Inzwischen arbeiten unsere CETI-Kollegen aus mehr als einem Dutzend Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt an anderen Bereichen des Projekts, einschließlich der Installation eines Netzwerks aus Unterwassermikrofonen, Drohnen und Roboterfischen, um die Kommunikation von Pottwalen heimlich zu verfolgen und aufzuzeichnen.

CETI-Leiter David Gruber ist Professor für Biologie und Umweltwissenschaften am Baruch College der City University of New York. Gruber, Goldwasser und Michael Bronstein, Professor für Informatik und künstliche Intelligenz an der Universität Oxford, lernten sich 2018 während eines Fellowship Year am Radcliffe College kennen. Dort formulierten sie während eines einjährigen Symposiums ein CETI-Ziel, das sich mit den vielen Möglichkeiten befasste, wie maschinelles Lernen in der Wissenschaft eingesetzt werden könnte.

Ihre Forschung wurde in veröffentlicht iWissenschaft. Andere Mitarbeiter des Projekts kommen vom MIT, der Harvard University, der israelischen Universität Haifa, der kanadischen Carleton University, der Aarhus University in Dänemark, der Lugano University in der Schweiz, Google Research, dem Dominica Pottwalprojekt und dem italienischen Institut für wissenschaftlichen Austausch.

Die Save the Whales-Bewegung geht auf die 1960er Jahre zurück, als der amerikanische Biologe Roger Payne, jetzt Mitglied von CETI, „Buckelwallieder“ aufnahm, die 1972 zum Bundesgesetz zum Schutz von Meeressäugern führten. Das Gesetz verbietet Aktivitäten, die Meeressäuger wie Wale, Delfine, Robben und Seekühe belästigen, fangen, sammeln oder töten.

Präsentiert von der University of California