Il fascino delle balene ha alimentato la coscienza umana per millenni, trasformando questi giganti dell’oceano come enigmatici residenti delle profondità marine. Dal biblico Leviatano al formidabile Moby Dick di Herman Melville, le balene sono state al centro delle mitologie e del folklore. E mentre la cetologia, o scienza delle balene, ha migliorato la nostra conoscenza di questi mammiferi marini in particolare nel secolo scorso, lo studio delle balene è rimasto una sfida formidabile.
Ora, grazie all'apprendimento automatico, siamo un po' più vicini a comprendere questi giganti buoni. I ricercatori del MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) e del Project CETI (Cetacean Translation Initiative) hanno recentemente utilizzato algoritmi per decodificare l’“alfabeto fonetico del capodoglio”, rivelando strutture sofisticate nella comunicazione dei capodogli simili alla fonetica umana e ai sistemi di comunicazione in altri paesi. specie animali.
In un nuovo studio ad accesso libero pubblicato su Nature Communications , la ricerca mostra che i codas dei capodogli, o brevi sequenze di clic che usano per comunicare, variano in modo significativo nella struttura a seconda del contesto conversazionale, rivelando un sistema di comunicazione molto più intricato di quanto precedentemente compreso.
Novemila codici, raccolti dalle famiglie di capodogli dei Caraibi orientali osservate dal Dominica Sperm Whale Project, si sono rivelati un punto di partenza determinante per scoprire il complesso sistema di comunicazione delle creature. Oltre alla miniera d’oro dei dati, il team ha utilizzato un mix di algoritmi per il riconoscimento e la classificazione dei modelli, nonché apparecchiature di registrazione sul corpo. Si è scoperto che le comunicazioni tra capodogli non erano infatti casuali o semplicistiche, ma piuttosto strutturate in modo complesso e combinatorio.
I ricercatori hanno identificato una sorta di "alfabeto fonetico del capodoglio", in cui vari elementi che i ricercatori chiamano "ritmo", "tempo", "rubato" e "ornamento" interagiscono per formare una vasta gamma di code distinguibili. Ad esempio, le balene modulirebbero sistematicamente alcuni aspetti delle loro code in base al contesto della conversazione, come variare gradualmente la durata dei richiami (rubato) o aggiungere ulteriori clic ornamentali. Ma cosa ancora più notevole, hanno scoperto che gli elementi costitutivi di base di queste code potevano essere combinati in modo combinatorio, consentendo alle balene di costruire un vasto repertorio di vocalizzazioni distinte.
Gli esperimenti sono stati condotti utilizzando tag acustici di bio-registrazione (in particolare qualcosa chiamato "D-tag") distribuiti sulle balene del clan dei Caraibi orientali. Questi tag hanno catturato gli intricati dettagli degli schemi vocali delle balene. Sviluppando nuove tecniche di visualizzazione e analisi dei dati, i ricercatori del CSAIL hanno scoperto che i singoli capodogli potevano emettere vari modelli di coda in lunghi scambi, non solo ripetizioni della stessa coda. Questi modelli, dicono, sono sfumati e includono variazioni a grana fine che anche altre balene producono e riconoscono.
"Ci stiamo avventurando nell'ignoto per decifrare i misteri della comunicazione dei capodogli senza alcun dato di verità preesistente", afferma Daniela Rus, direttrice del CSAIL e professoressa di ingegneria elettrica e informatica (EECS) al MIT.
"L'uso dell'apprendimento automatico è importante per identificare le caratteristiche delle loro comunicazioni e prevedere cosa diranno dopo. I nostri risultati indicano la presenza di contenuti informativi strutturati e sfidano anche la convinzione prevalente tra molti linguisti secondo cui la comunicazione complessa è unica per gli esseri umani."
"Questo è un passo verso la dimostrazione che altre specie hanno livelli di complessità comunicativa che non sono stati identificati finora, profondamente connessi al comportamento. I nostri prossimi passi mirano a decifrare il significato dietro queste comunicazioni ed esplorare le correlazioni a livello sociale tra ciò che viene detto e azioni di gruppo."
Caccia alle balene
I capodogli hanno il cervello più grande tra tutti gli animali conosciuti. Ciò è accompagnato da comportamenti sociali molto complessi tra famiglie e gruppi culturali, che richiedono una forte comunicazione per il coordinamento, soprattutto in ambienti pressurizzati come la caccia in acque profonde.
Le balene devono molto a Roger Payne, ex consulente del progetto CETI, biologo delle balene, ambientalista e MacArthur Fellow, che fu una figura importante nel chiarire le loro carriere musicali. Nel noto articolo di Science del 1971 "Songs of Humpback Whales", Payne ha documentato come le balene possono cantare. Il suo lavoro ha poi catalizzato il movimento "Save the Whales", un'iniziativa di conservazione tempestiva e di successo.
"La ricerca di Roger evidenzia l'impatto che la scienza può avere sulla società. La sua scoperta che le balene cantano ha portato al Marine Mammal Protection Act e ha contribuito a salvare diverse specie di balene dall'estinzione. Questa ricerca interdisciplinare ci porta ora un passo avanti verso la conoscenza di ciò che dicono i capodogli, " afferma David Gruber, responsabile e fondatore del progetto CETI e illustre professore di biologia presso la City University di New York.
Oggi, la prossima ricerca del CETI mira a discernere se elementi come ritmo, tempo, ornamenti e rubato portino specifici intenti comunicativi, fornendo potenzialmente intuizioni sulla "dualità del modello", un fenomeno linguistico in cui elementi semplici si combinano per trasmettere significati complessi precedentemente ritenuti unici. linguaggio umano.
"Uno degli aspetti intriganti della nostra ricerca è che è parallela allo scenario ipotetico di contatto con specie aliene. Si tratta di comprendere una specie con un ambiente e protocolli di comunicazione completamente diversi, dove le loro interazioni sono nettamente diverse dalle norme umane", afferma Pratyusha Sharma, un dottorato di ricerca del MIT. studente dell'EECS, affiliato CSAIL e autore principale dello studio.
"Stiamo esplorando come interpretare le unità di significato di base nella loro comunicazione. Non si tratta solo di insegnare agli animali un sottoinsieme del linguaggio umano, ma di decodificare un sistema di comunicazione naturalmente evoluto entro i loro vincoli biologici e ambientali unici. In sostanza, il nostro lavoro potrebbe gettano le basi per decifrare il modo in cui una "civiltà aliena" potrebbe comunicare, fornendo spunti per creare algoritmi o sistemi per comprendere forme di comunicazione del tutto sconosciute."
"Molte specie animali hanno repertori di diversi segnali distinti, ma stiamo solo iniziando a scoprire la misura in cui combinano questi segnali per creare nuovi messaggi", afferma Robert Seyfarth, professore emerito di psicologia dell'Università della Pennsylvania che non è stato coinvolto nello studio. ricerca.
"Gli scienziati sono particolarmente interessati a sapere se le combinazioni di segnali variano a seconda del contesto sociale o ecologico in cui vengono fornite, e in che misura le combinazioni di segnali seguono "regole" discernibili e riconosciute dagli ascoltatori. Il problema è particolarmente impegnativo nel caso di mammiferi marini, perché gli scienziati di solito non possono vedere i loro soggetti o identificare in completo dettaglio il contesto della comunicazione."
"Tuttavia, questo articolo offre dettagli nuovi e allettanti sulle combinazioni di richiami e sulle regole che ne sono alla base nei capodogli."
Ulteriori informazioni: Daniela Rus, Struttura contestuale e combinatoria nelle vocalizzazioni dei capodogli, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47221-8. www.nature.com/articles/s41467-024-47221-8
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dal Massachusetts Institute of Technology
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca, l'innovazione e l'insegnamento del MIT.
