与动物语言交流,这件人做不到的事,AI能胜任?

作者: 青苹果

来源: 学术头条

发布日期: 2021-11-16 16:39:25

文章讨论了AI在理解和翻译动物语言方面的潜力,特别聚焦于一个名为“鲸语翻译计划”的国际科学项目,该项目旨在破译抹香鲸的语言,实现人与鲸的对话。文章还提到了其他AI在动物交流研究中的应用,如狨猴和绵羊的叫声识别,展示了AI在动物行为研究中的广阔前景。

你看过《忠犬八公的故事》吗?这部评分很高的电影,完美诠释了秋田犬小八和主人公帕克之间的情谊。小八每天都想方设法去车站等已故的主人,风雨无阻,一等就是十年。还有不少优秀的影视作品都反映了同一个主题:人和动物的交流。了解动物是一个难题。首先,动物甚至有“语言”吗?如果它们有自己的语言,除了生存的基本知识之外还有很多话要说吗?AI正在帮我们解答这些问题。

一个由国际科学家组成的团队,最近发起了一个雄心勃勃的“鲸语翻译计划”(Project CETI)。他们选择的研究对象是抹香鲸,这是一种极具情感和智慧的生物。抹香鲸外形庞大,具有极强的潜水能力。

受“探索外星智能”(SETI, search for extraterrestrial intelligence)的启发,项目负责人David Gruber联合科学家和研究者们试图进行一次前所未有的探索:破译抹香鲸的语言,以实现人鲸对话。鲸类翻译计划(Project CETI , Cetacean Translation Initiative)诞生了。

通过倾听、解读抹香鲸的声音,获得与它们交流的方式,以运用最前沿的技术来造福人类,造福地球的生物,达到珍爱生命、保护生命、人与自然的和谐共处的宗旨。该项目采用非营利性的模型,由来自纽约城市大学、UC伯克利、MIT、哈佛、谷歌研究院和《国家地理》等知名学府、研究和环保机构的多领域专家共同组成。他们一致认为,只有采用跨学科的研究思路,将相关方向的专业知识融会贯通,才能更全面、深入、透彻的了解鲸类的语言。

其关键步骤如下:记录、过程、解码、编码和回放。多种最新的技术也有了更广阔的用武之地,涵盖AI、机器学习(ML, Machine Learning)、密码学和机器人技术等等。正如阿波罗计划的地球上升照片一样,CETI的发现和进步极有可能重塑人类对其在这个星球上所处地位的理解。抹香鲸具有更高层次的功能,如有意识的思考和未来规划,有丰富的情感体验,可以表达和感受同情、爱、痛苦和直觉等。

它们生活在母系社会和多元文化社会,有方言和强大的多代家庭纽带。现代鲸鱼作为海洋环境的超强“管家”,已有超过3000万年的历史了,从时间节点上看,已是最早原始人类的5倍,而我们对这些动物的了解才只是刚刚开始。迄今为止,工程学、AI和语言学的进步使得更深入地了解鲸鱼和其他动物的交流成为可能,打破了之前遥不可及的神话。

如果该团队实现了这些目标,下一步将是开发和部署一个互动聊天机器人,与生活在野外的抹香鲸进行对话。我们都知道,人类通常非常擅长识别他们熟悉的动物叫声的声学差异。而随着基于信号分类算法变得更加先进,我们有理由相信,人工智能将很快达到可以比人类做得更好。现在已经看到一些成功的迹象。2017年,科学家们开发的程序,能够以大约90%的准确率识别出许多不同的狨猴叫声。狨猴是群居的群居动物。

他们的“词汇”包括10到15个叫声,每个都有自己的含义。研究表明,像人类婴儿一样,小狨猴通过听到其他狨猴与它们交谈来学习交流。猴子类人的交流系统使它们在研究语言、社会交流或发声的科学家中很受欢迎,携带自闭症相关突变的狨猴也是研究改良这种疾病的良好模型。一支麻省理工团队开发了一种算法,将来自狨猴呼叫的频率模式转换为图片,然后将这些类似字母的图像传递给人工神经网络进行分类。

最终,该算法以80%的准确率从背景噪音中筛选出猴子的谈话,并且在90%以上的情况中正确识别出猴子发出的声音。同年,另一个团队让AI仅根据给羊的面部表情来识别羊是不是处于困境之中。在这项研究中,剑桥大学团队首先根据绵羊疼痛面部表情,列出了与不同疼痛程度相关的几个“面部动作单元”(AU),然后在480张绵羊照片中手动标记了这些AU——鼻孔变形、每只耳朵的旋转和每只眼睛的缩小等等。

然后,他们训练机器学习算法通过将90%的照片及其标签提供给它,并在剩余的10%上测试该算法。最终,该程序识别AU的平均准确率为67%,与普通人的准确率差不多。而且,改进训练程序还能进一步提高了准确性。团队认为,他们的方法也适用于其他动物,可以为动物带来更好的诊断和治疗方案。未来,如果能同时结合声音+图像的想法,我们可以更全面地了解动物可能想说什么。

借助AI,拥有一个能够翻译动物语言的“谷歌翻译”固然是好事,更重要的是,目前一些物种正处于生存的关键时刻,随着技术的进步和成熟,我们可以在技术的支撑下,建设一个对人类和动物都更光明、更密切的未来。

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