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在科幻电影《即将来临》中,语言学家试图学习外星人的语言,最后达成了和外星文明交流,而在学会了外星人的语言之后,主人公也拥有了外星人看待世界的方法,打破了大家原有些时间定义,可以预见将来。
虽然科幻故事中描述的内容,只不过一个跨物种交流的浪漫幻想。但语言确实会对人类的思维和看待世界的方法产生影响。维特根斯坦在《逻辑哲学论》中提到“我语言的界限,就是我世界的界限”。维奥丽卡·玛丽安在《语言怎么样塑造人类思维》一书中提到,一个人所用的语言,会干扰到一个人看待世界的方法和考虑问题的方法。
学会另一种人类的语言就足以改变看待世界的方法,倘若大家能学会另一种生物的语言,可能真的可以帮助人类开启一种全新的思维。
在海洋中,科学家就发现了一群可能拥有语言系统的智慧生物——鲸鱼。施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表一篇生态学研究论文发现,抹香鲸可以将不一样的“咔嗒”声和步伐进行结合、调节,从而创造出复杂的叫声,像人类的语言。倾听破译它们的声音,可能可以叫人类达成跨物种交流。
座头鲸
图片来源:wikimedia
当然了,这所有都打造在“鲸鱼真的有我们的语言”这一基础上。
CETI:翻译计划,理解鲸鱼的“咔哒”声
鲸鱼的歌声,早就为人类所熟悉。虽然不少鲸鱼的叫声频率比较低,但幸运的是,有一部分鲸鱼的声音落在了人类的听觉范围之内。在20世纪40年代,人类通过水下麦克风捕捉到了很多的鲸鱼“歌声”。伴随记录到的鲸鱼歌声愈加多,大家也日渐从中发现了一些固定模式,有的步伐会重复出现,这叫人开始怀疑“鲸鱼可能在用歌声传递某些信息”。
在会唱歌的鲸鱼当中,抹香鲸的歌声绝对算不上优美,但它们“咔哒咔哒”的声音却让一些科学家着了迷。
抹香鲸
图片来源:wikimedia
在海洋中,抹香鲸发出咔哒声一方面是为了捕猎,其次,它们作为高度社会化的动物,会用这类声音在家族成员或不同家族群体之间进行交流。
一位名叫大卫·格鲁伯(David Gruber)的科学家,就被抹香鲸的声音深深吸引。在2017年,格鲁伯进入了哈佛大学的拉德克利夫高等研究院,该学院聚集了海量学科的顶尖科学家,是科学家进行跨学科交流、打开研究思路的好地方。格鲁伯最雄心勃勃的计划,也是从这里开始的。
格鲁伯正在办公室里听香鲸声音的时候,一位名叫莎菲·戈德瓦塞尔(Shafi Goldwasser)的科学家恰好路过格鲁伯的办公室,也听到了这个声音。
戈德瓦塞尔是一位计算机科学家,在2012年的时候,她由于在密码学范围的贡献获得了图灵奖,这个奖项被叫做“计算机界的诺贝尔奖”。戈德瓦塞尔觉得,抹香鲸发出的声音就像莫尔斯电码一样,可能可以用机器学习的办法破译背后的规律,于是她就把这个想法告诉了格鲁伯。
两位科学家一拍即合,但这件事到底能否做还要咨询其他专家的建议。巧合的是,当时迈克尔·布朗斯坦(Michael Bronstein)也在哈佛拉德克利夫高等研究院做研究员。他是AI方面的专家,后来在2022年加入牛津大学,被任命为DeepMindAI教授。
布朗斯坦觉得,这个想法特别疯狂,但这个项目要做的事情确实是人工智能善于的,值得一试。在得到了专家确认之后,格鲁伯就开始推进这个项目。就如此,鲸类语言翻译计划——CETI项目就诞生了。
CETI项目的名字是故意叫人联想到SETI项目(地外文明搜寻计划),这也能看出,在格鲁伯心目中,这是一项极其伟大的项目。
这个项目的最后目的,就是理解鲸鱼的语言。
CETI项目
图片来源:CETI官方网站截图
尾声:破译鲸言鲸语的重点?
抹香鲸是自然界中大脑重量最大的动物,它们也是一种具备社会行为的动物。抹香鲸群体天天除去捕食,也会有特定的时间,用一种被称作尾声“codas”的声音进行交流互动。
“codas”本来是一个音乐术语,是在一些音乐快要结束的时候出现的有规律的、重复的声音,被称作“尾声”,这类声音总是包括特殊意义。在抹香鲸发出的咔哒声里,也存在着如此的声音,所以也被称作尾声。
虽然名字叫尾音,但并不意味着这类声音肯定出目前抹香鲸叫声的最后。在CETI的研究中,科学家们对2005到2018年这十几年间东加勒比海区域的抹香鲸声音进行了剖析。
两只抹香鲸交流图
图片来源:参考文献5
结果发现,抹香鲸在用尾声交流的时候会交替进行,好像是有问有答的,而且它们用尾声的状况可能比大家想象的要复杂一些。第一,抹香鲸在用咔哒声的时候,或许会对声音进行加速或者减速处置,研究中称为“rubato”,像伸缩变换。类比到人类身上,就像是有人说话快,有人说话慢,或者在特定的状况下改变语速。
另外,抹香鲸或许会在固定模式的基础上额外增加一些咔哒声作为修饰。在其他鲸鱼的语言研究中,科学家们也发现了类似的现象。譬如,加州戴维斯分校的兽医学院教授布伦达·麦考恩(Brenda Mccowan),她在研究座头鲸歌声的时候,同样发现座头鲸的歌声里面存在尾声和修饰,但对于座头鲸的修饰声有什么用,依旧还不了解。当然了,在这类声音中,科学家们最关注的还是鲸鱼的尾声。
“字母表”:理解鲸鱼的第一步
抹香鲸的尾声,一般是由3到40次有步伐的咔哒声组成的。这里面涉及两个维度,一是步伐,二是每次打步伐时候用的声音。
为了便捷理解,大家用人类世界中的状况做类比。步伐非常不错理解,“哒-哒-哒哒哒”和“哒---哒---哒---哒哒”就是两种不一样的步伐。而打步伐时用到的声音也可以替换,可以是“哒---哒哒哒”,也可以是“咔---哒哒哒”,还可以是“咔---咔哒咔”。在不一样的步伐和声音组合下,抹香鲸可以传达的信息很多。
借助人工智能对抹香鲸的尾声进行剖析后,研究职员锁定了抹香鲸的156种尾声,并依据这类尾声整理出了一份抹香鲸尾声“字母表”,里面包括抹香鲸常见的18种步伐与每一个节拍用到的不相同种类型声音。这类可能是抹香鲸语言中的基本元素,就像大家用的汉语拼音表。
抹香鲸字母表
图片来源:参考文献5
研究最后提到,“字母表”只不过总结出了抹香鲸的尾声中的可能存在的基本元素,并不是任何意义。假如抹香鲸的咔哒声真的和人类的语言一样,那科学家们整理出“字母表”只不过第一步。
下面,研究职员会依据字母表里的组合来研究它们可能的意思。
譬如对着抹香鲸播放某些特定的声音组合,看看抹香鲸会有哪些样的反应,从而间接推断其意义。
纽约城市大学心理学家兼动物行为学家戴安娜·赖斯 (Diana Reiss)觉得,虽然人类非常难把抹香鲸语言和人类语言进行一对一地翻译,但能做到这一点也已经很了不起。
除此之外,也有科学家觉得如此的字母表可能没意义。譬如大家预设抹香鲸会改变一些步伐的快慢,会在尾声中增加一些修饰,才得到如此的字母表。假如之前的假设不成立,那这份字母表也将毫无意义。
但无论怎么样,这都是大家试图知道另一种生物语言所迈出的要紧一步。倘若大家破解了鲸鱼的语言,将来能做到的不止是跟鲸鱼对话,而是可以用一个全新的视角看待世界,如此的思维可能会给人类带来没办法想象的启发。
参考文献:
【1】孙自法.最新研究:抹香鲸可创造出复杂叫声,像人类语言.[EB/OL](2024-05-08)[2024-05-20].
【2】Whitehead, H. Sperm whales: social evolution in the ocean. Choice 41, 41–3452–41–3452 (2004).
【3】 Elizabeth Kolbert,can we talk to whales?[EB/OL](2023-09-04)[2024-05-20]
【4】Whitehead, H. (2003). Sperm Whales: Social Evolution in the Ocean. Chicago: University of Chicago Press. p. 4. ISBN 978-0-226-89518-5.
【5】Sharma P, Gero S, Payne R, et al. Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 3617.
【6】Mindy Weisberger. Scientists say they’ve discovered a ‘phonetic alphabet’ in whale calls.[EB/OL](2024-05-13)[2024-05-20]
【7】Sarah Kuta.Scientists Discover a ‘Phonetic Alphabet’ Used by Sperm Whales, Moving One Step Closer to Decoding Their Chatter. [EB/OL](2024-05-8)[2024-05-20]
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