人工智能如何帮助我们解读动物语言

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  • 人工智能(AI)正被用于解读动物语言。

  • 研究人员希望利用人工智能推动保护和可持续发展工作。

  • 一位专家表示:“理解另一个物种如何交流,将在我们努力改变人类对自身角色的看法、探索如何在地球上共存时,发挥重大作用。”

多年来,人工智能(AI)和机器学习一直被用于分析和翻译人类语言。这一研究领域拓展了人类的交流渠道,也催生了基于语言的新技术,例如先进的聊天机器人和语音控制智能设备。

如今,人工智能正被用于研究动物交流,研究人员希望解读动物语言,以支持保护和可持续发展工作。

Earth Species Project(ESP)首席执行官兼联合创始人 Katie Zacarian 表示:“我们即将把人工智能在人类语言领域取得的进展应用于动物交流。随着这些进展,我们预计,能够与其他物种进行双向交流的时代正在迅速临近。”ESP 是一个利用人工智能解读动物交流的组织。

总部位于美国加利福尼亚州的非营利组织 ESP 多年来一直致力于开发机器学习系统,以便通过识别行为生态学研究中的模式来解读动物交流。这包括分析包含动物视觉、声音和肢体交流的大型数据集。研究人员表示,目标是确定动物在什么条件下发出交流信号、接收信号的动物会如何反应,以及哪些信号与影响行为有关。

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不列颠哥伦比亚大学教授 Karen Bakker

专家表示,鉴于人们正用日益先进的传感器和录音设备收集海量动物交流数据,如今人工智能分析不仅可行,而且确有必要。这些设备可以部署在过去难以进入的栖息地,例如深海和山顶,并在那里录音。比如,ESP 与全球 40 多个合作生物学家和生态机构合作,获取数据集。

人工智能如何分析动物交流

不列颠哥伦比亚大学教授、《生命之声:数字技术如何拉近我们与动植物世界的距离》一书的作者 Karen Bakker 表示:“人工智能是一台非凡的模式识别机器。但它的能力也仅止于此。要真正理解动物交流,我们必须把它与行为联系起来。”

专家表示,人工智能支持的动物交流分析包含生物声学和生态声学两类数据集:前者记录单个生物,后者记录整个生态系统。2022 年 10 月,ESP 发布了首个公开基准,用于衡量机器学习算法在生物声学研究中的表现。该系统名为BEANS(动物声音基准),使用 10 个涵盖不同动物交流的数据集,为机器学习分类和检测性能建立基线。

各种解读动物交流的研究所分析的数据集,包含鸟类、两栖动物、灵长类动物、大象以及蜜蜂等昆虫的录音。研究人员也在研究家猫和家犬的交流。不过,专家指出,鲸类——包括鲸、海豚和其他海洋哺乳动物——之间的交流尤其值得期待。

Zacarian 解释说:“鲸类特别有意思,因为它们作为具有社会学习能力的文化物种,已有 3400 万年的悠久历史。此外,由于光线在水下传播不佳,它们更多地只能通过声学渠道交流。”

人工智能对动物交流的分析也被用于协助设立海洋动物保护区。Image: Todd Cravens / Unsplash

研究人员认为,生物声学和人工智能支持的动物交流分析能够显著推动生态研究和保护工作。

例如,2021 年,研究人员利用录音在印度洋发现了一种新的蓝鲸物种。研究团队在一篇《自然》文章中介绍这一发现时解释说:“每个蓝鲸种群都有独特的发声特征,可用于区分和监测不同的‘声学种群’或‘声学群体’。”

专家表示,聆听生态系统的声音并解读动物交流,也能帮助生态学家评估自然环境的健康状况。例如,这有助于更好地了解人类活动造成的干扰,如噪声污染或伐木,如何影响动物种群。以哥斯达黎加为例,近期研究人员利用录音来评估雨林重新造林区域的发展状况和健康状况。

Zacarian 表示:“通过监测自然界发出的声音,我们可以观察社会结构、文化信息传递或生理压力是否发生变化。”

人工智能对动物交流的分析也被用于协助设立海洋动物保护区。例如,在美国西海岸,研究人员利用人工智能分析海洋交流录音,并结合航运路线数据,创建“移动海洋保护区”,预测动物与船只之间可能形成的协作关系。

世界经济论坛人工智能与机器学习负责人 Kay Firth-Butterfield 表示:“理解动物在说什么,是让地球上的其他物种在关于环境的讨论中‘发声’的第一步。例如,如果要求鲸鱼潜水避让船只会从根本上改变它们的觅食方式,我们究竟该要求鲸鱼避让,还是让船只改变航向?”

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研究人员还面临伦理方面的担忧。其中最值得关注的是,在人类与动物之间,或动物与机器之间建立双向交流渠道,可能会造成伤害。

Bakker 表示:“我们不太确定这会对动物产生什么影响,也不知道它们是否愿意参与某些对话。也许如果它们能和我们交谈,会叫我们走开。”

研究人员正在采取措施,应对并减轻有关伤害和剥削动物的担忧。例如,ESP 正与合作伙伴共同制定一套指导研究的原则,确保研究始终支持保护工作和动物福祉。

Zacarian 表示:“我们还不确定这项技术在现实世界中的所有应用会是什么。但我们认为,了解另一个物种如何交流,将在我们努力改变人类对自身角色的看法、探索如何在地球上共存时,发挥重大作用。”

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