機器學習助翻譯 多組科學家試圖“破譯”動物語言

有科學家正在試圖「翻譯」鯨豚的叫聲,藉此更加理解動物。圖片來源/Getty Image


記者 吳昱賢/報導

在皮克斯動畫電影《天外奇蹟》中,有一個項圈能把狗吠叫翻譯成流利的人類語言,過去雖有廠商試圖開發「寵物翻譯項圈」,但大多只是藉由心跳來判斷貓狗的狀態,距離真正的「翻譯」還有很大一段距離。不過近年來有不少科學家都在研究是否能用人工智慧(AI)來「翻譯」動物的語言,目前已知有科學家正在分析齧齒動物、鯨魚、雞、豬、蝙蝠和貓的叫聲。

綜合外媒報導,人工智慧透過消化大量數據進行機器學習,當數據足夠大時,人工智慧便能自動完成對應之工作,常見的Google翻譯、DeepL翻譯也是利用人工智慧完成翻譯功能,「動物翻譯」的原理也是如此。不過,人類對於動物的語言認知甚少,研究團隊不僅需要採集大量的動物叫聲,也需要動物學家、生物學家記錄並分類動物的行為。

馬克斯‧普朗克大腦研究所(Max Planck Institute for Brain Research)的研究團隊正在研究鼴鼠的叫聲。圖片來源/Shutter stock

像是來自德國馬克斯‧普朗克大腦研究所(Max Planck Institute for Brain Research)的研究團隊正在研究鼴鼠的叫聲。主導研究的神經科學家Alison Barker說:「許多動物有一套精細且完整的發聲方式,以鼴鼠為例,我們發現牠們會吹口哨、發出顫音、咕嚕聲、打嗝聲和嘶嘶聲,有時候也會有嘰嘰喳喳的聲音。」

Barker與研究團隊利用機器學習分析7個鼴鼠族群記錄的36,000次叫聲,結果發現不同地區的鼴鼠竟有不同「方言」,Barker解釋:「兩隻易怒的鼴鼠碰面時,會發出一種低鳴,類似打招呼。而我們發現不同地區的鼴鼠低鳴聲音有明顯差別。」

DeepSqueak能夠辨別斷囓齒動物聲音中的情緒。圖片來源/DeepSqueak

Barker只是眾多試圖「翻譯」動物語言的科學家之一。幾年前,美國華盛頓大學(University of Washington)的研究人員使用機器學習開發了一種名為 DeepSqueak的軟體,該軟體可以自動檢測、分析並分類囓齒動物發出的超聲波,藉此判斷囓齒動物當下的情緒,現在DeepSqueak 已經能辨別其他物種的聲音,包括狐猴鯨魚

有時候這種「動物翻譯」還能從聲音中判斷動物所處的情境。以色列特拉維夫大學(Tel Aviv University)神經學家Yossi Yovel在2019年用攝影機、麥克風記錄了埃及果蝠75天的生活,總共錄下15,000次叫聲。Yossi表示:「蝙蝠好鬥,經常在擁擠的棲息地吵架,而且牠們絕大多數發聲都帶有攻擊性,有點像是在互罵。」

透過影像結合機器學習,Yossi寫出的程式有7成的準確率能判斷出蝙蝠正在覓食、交配、搶占棲地、睡眠4種情況,他說:「這不是一個完美的表現,但是一個大進展,隨著蒐集數據越來越多,機器模型也會越來越完整。」研究團隊還發現,程式能夠辨別出哪隻蝙蝠「正在挨罵」。

與此同時,科技公司也積極參與「動物翻譯」的相關研究,因為動物翻譯不僅能讓人類理解動物的生活型態,對於保育也有極大幫助。Google和微軟都參與了一個名為「鯨豚翻譯計畫」(Cetacean Translation Initiative)的大型項目。

該項目參與者召集了機器學習專家、海洋生物學家、語言學家與密碼學家,參與者來自丹麥奧胡斯大學(Aarhus Universitet)、哈佛大學工程與應用科學學院(Harvard University)、國家地理學會(National Geographic Society)、麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)與加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)。

該團隊計畫今年秋天在多明尼克海岸安裝多個「鯨魚監聽站」,每個監聽站包含28個水下麥克風,研究團隊決定先利用機器學習針對鯨魚的發聲與行為進行分類,再由研究人員「破譯」鯨魚叫聲之中的語法。領導該專案的海洋生物學家David Gruber表示:「我們希望能探究更大的問題,像是鯨魚群體怎麼協調行動?鯨魚幼崽如何學習交流?」

不過目前計畫仍有不少瓶頸,畢竟要翻譯一個完全不同物種的語言並非易事,David也坦言:「語言也會影響思考,像是人類擁有『弄濕』的概念,但我想海洋生物應該不能理解;反之亦然,我想也有人類完全無法理解的概念。」


1970年,生物學家Roger Payne發現了座頭鯨特殊的叫聲並發行一張名為《座頭鯨之歌》(Songs of the Humpback Whale)的專輯,富有層次結構的座頭鯨之歌引起不少迴響,這張專輯也激發了全球拯救鯨豚的社會運動。而現在Roger Payne也是鯨豚翻譯計畫的一員,他說:「我想很多科學家都希望更了解動物,透過改變人們對動物的見解,進而提升動物福利。」

不過David持不同看法,他說:「老實說,鯨魚在說什麼對我來說並不重要。不過,我們正在試著聆聽牠們的心聲這件事,我覺得非常重要。」

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