تواصل الحيتان والذكاء الاصطناعي: أبحاث الاتصال الأول في 2023

ظهرت أولى الحيتان في شكل مختلف عما نعرفه اليوم قبل ما يقرب من 50 مليون سنة. بالمقابل، التطورات الضخمة التي نراها حول الذكاء الاصطناعي اليوم من سمات عصرنا. ويعكس الجمع بين دراسة مجموعات حيوانية قديمة وتقنيات حديثة تقدم العلم. تستعرض هذه المراجعة تطورات عام 2023 وما أظهرته نتائجها بالفعل.

انقر هنا لتتعرف على كل شيء حول الاستثمار في الذكاء الاصطناعي.

الحيتان والاتصال بالذكاء غير البشري

يدرس فريق من العلماء من معهد SETI وجامعة كاليفورنيا في دافيس ومؤسسة حيتان ألاسكا تواصل الحيتان الحدباء. وقد يساعد هذا العمل في تطوير طرق لدراسة الذكاء غير البشري والبحث عن إشارات مجهولة محتملة.

وصفت دراسة نُشرت في نوفمبر 2023 لقاءً جرى في أغسطس 2021 مع أنثى حوت أحدب تُدعى توين. شغّل الباحثون نداء تواصل مسجلاً عبر مكبر صوت تحت الماء. اقتربت توين وظلت قرب القارب خلال تبادل أصوات استمر نحو عشرين دقيقة. وأشار تحليل فترات الاستجابة إلى توافق في التوقيت، ولا سيما في المرحلة الأولى من التفاعل.

أهمية الدراسة

وصفت المؤلفة الرئيسية بريندا ماكووان من جامعة كاليفورنيا في دافيس الحدث بأنه أول تبادل تواصلي من هذا النوع بين البشر والحيتان الحدباء بلغة هذه الحيتان. ويتعلق الوصف بهذا النمط المحدد من التفاعل، وليس بأول تواصل بين الإنسان والحيوان عموماً.

وقال المؤلف المشارك الدكتور فريد شارب (Fred Sharpe):

“الحيتان الحدباء ذكية للغاية، لديها أنظمة اجتماعية معقدة، تصنع أدوات – شباك من الفقاعات لصيد الأسماك – وتتواصل بشكل واسع عبر الأغاني والنداءات الاجتماعية.” 

تصف الدراسة تفاعلاً نادراً رُصد عند توافر الفرصة مع حوت واحد. وتوضح كيف يمكن لتجارب تشغيل الأصوات القابلة للتكييف أن تسهم في دراسة التواصل. ولم تفك شفرة لغة الحيتان أو تدرب نظام ذكاء اصطناعي لترجمة معاني نداءاتها.

ورقة البحث ناقشت خصائص في تواصل الحيتان الحدباء قد تساعد في دراسة الذكاء غير البشري وتطوير طرق لفحص إشارات مجهولة محتملة.

• يضم دماغ الحوت الأحدب قشرة سمعية كبيرة وتجمعات من الخلايا العصبية المغزلية.
• يقترح المؤلفون أن القدرات المعرفية المتطورة قد تدعم المهارات الصوتية للحيتان الحدباء.
• لا يقتصر رصيد الحوت الأحدب الصوتي على أصوات ونداءات عشوائية؛ بل يشمل أغاني طويلة وإيقاعية تتغير مع مرور الوقت.
• تتضمن أغاني الحيتان الحدباء أنماطاً إيقاعية وأشكالاً صوتية متنوعة وفترات صمت بين أصوات متفاوتة المدة. وتوفر مادة للمقارنة في أبحاث التواصل، من دون أن يجعلها ذلك مساوية للغة البشرية.

جعلت هذه الخصائص الباحثين يعتقدون أن تنوع الإشارات التي يمكن أن ينتجها الحوت يُعد مؤشرًا رئيسيًا على مرونته السلوكية – وبالتالي – يمكن أن يوفر فرصة ممتازة لاختبار تقنيات التفاعل مع ذكاء غير بشري محتمل. 

لطالما كان إقامة الاتصالات الأولى موضوعًا يثير اهتمام الباحثين. ناشونال جيوغرافيك تعرف الاتصال الأول بأنه “اللقاء الأول بين ثقافات لم تكن على علم ببعضها البعض من قبل”. 

يتضمن التاريخ البشري لقاءات كثيرة بين مجتمعات مختلفة اللغات والعادات. وفي تاريخ الأمريكتين، يشير الاتصال الأول غالباً إلى اللقاءات الأولى بين الشعوب الأصلية والأوروبيين في أماكن وأزمنة مختلفة. ولم ينشأ العالم من ثقافة أصلية واحدة، كما لم تكن هذه اللقاءات سلمية دائماً.

قد يستغرق التواصل الأول وقتاً وجهداً لتعلم إشارات لفظية وجسدية ومكتوبة جديدة. ويشمل ذلك توثيق الإشارات، واكتشاف أنماطها، وإعادة إنتاجها بما يتيح للطرف الآخر فهمها وتفسيرها.

لطالما كان العلماء مهتمين باستخدام التكنولوجيا للتواصل مع المجهول، والذكاء الاصطناعي هو الإضافة الأخيرة إلى هذا الجهد.

استخدام الذكاء الاصطناعي للتحدث إلى غير البشر

أكدت كارين باكر، التي كانت أستاذة في جامعة كولومبيا البريطانية وزميلة بحثية في رادكليف خلال 2022–2023:

“نحتاج إلى فهم التواصل غير البشري وفقًا لشروطه الخاصة.”

تستخدم الصوتيات الحيوية الرقمية أجهزة الاستشعار والتسجيلات وطرق التحليل، ومنها الذكاء الاصطناعي، لدراسة أصوات الحيوانات وسياقها السلوكي. وتُدرس أيضاً الأصوات التي تصدرها النباتات؛ لكن هذا لا يثبت وجود لغة نباتية فُكّت شفرتها بالفعل.

مقابلة بين كارين باكر ومجلة Scientific American قدمت تفاصيل حول كيفية مساعدة التكنولوجيا في التواصل مع النحل. 

التواصل مع النحل

درس تيم لاندغراف (Tim Landgraf) من جامعة برلين الحرة وزملاؤه تواصل نحل العسل. وتساعد الرؤية الحاسوبية وطرق التتبع في دراسة حركة كل نحلة وتفاعلها داخل الخلية.

ينقل رقص النحل معلومات عن اتجاه الغذاء وبعده. ويساعد تسجيل السلوك واستخدام الروبوتات في اختبار الإشارات التي يستجيب لها النحل الآخر. ولا يمثل ذلك مترجماً عاماً للغة النحل.

طور لاندغراف وزملاؤه الروبوت RoboBee لمحاكاة عدة إشارات في الرقصة الاهتزازية. وفي التجارب المنشورة، تابعت نحلات رقصة الروبوت. وأظهر التتبع بالرادار أن بعض النحل المغادر عدّل مسار طيرانه اعتماداً على معلومات الرقصة. ويتعلق ذلك بنقل اتجاه الطيران والمسافة، لا بإطاعة أوامر بشرية اعتباطية.

تُبذل جهود لدراسة التواصل غير البشري باستخدام الذكاء الاصطناعي في مناطق أخرى أيضاً. ومن أمثلتها Earth Species Project، وهي منظمة غير ربحية تبحث في هذا المجال.

1. Earth Species Project

يسعى Earth Species Project إلى استخدام التعلم الآلي الحديث لدراسة أنماط التواصل الحيواني وفهم معانيها بشكل أفضل. وتطوير التواصل مع الأنواع الأخرى هدف بحثي، وليس قدرة متحققة على إجراء محادثات حرة معها.

استهدف مشروع Crow Vocal Repertoire رسم خريطة لنداءات غراب هاواي وغراب الجيف (carrion crow). وكان الهدف فهم دور التواصل الصوتي في تنسيق المجموعات. وقد يساعد فهم الاختلافات الثقافية والسلوكية في حماية الأنواع أيضاً؛ لكنه لا يعني توافر استراتيجيات جاهزة للمحادثة بين البشر والغربان.

يطور مشروع آخر طرق تعلم ذاتي الإشراف لاكتشاف الإيثوغرامات، أي قوائم السلوك الحيواني. وتأتي البيانات من أجهزة تسجيل تُثبت على الحيوانات وتُعرف باسم biologgers. ويمكنها تسجيل الحركة والصوت بحسب الجهاز المستخدم. والإيثوغرام يختلف عن الإثنوغرافيا.

الصوتيات الحيوية هي شيء تعمل به العديد من المنظمات الكبيرة أيضًا. مايكروسوفت مثال على ذلك. 

2. أبحاث Microsoft Research في الصوتيات الحيوية

تركز جهود الصوتيات الحيوية في Microsoft (MSFT ) Research على الاستفادة من الذكاء الاصطناعي لمعالجة تسجيلات صوتية لأنواع متعددة. يدرسون ويستكشفون جوانب مختلفة من إنتاج الصوت، وانتشاره، واستقباله لدى الحيوانات.

في أحد مشاريعه، يستكشف مختبر Microsoft Research مجموعات نداءات لعدة أنواع حيوانية. يطور نماذج تعلم ذاتي تساعد على استكشاف مجموعات نداءات حيوانية إما من أنواع مختلفة أو تحتوي على أنماط مختلفة من نداءات نفس النوع. 

طورت Microsoft Research أيضاً حزمة Akoustos للتحليل الآلي للصوتيات الحيوية. وتدعم تصنيف الأحداث الصوتية إلى فئتين أو أكثر. وقد تساعد هذه الأدوات الباحثين ومنظمات حماية الطبيعة في وسم الأصوات وتحليلها؛ وتتوقف الوظائف المتاحة على التطبيق المستخدم.

مشروع آخر من Microsoft Research، بعنوان “استخدام الصوتيات الحيوية لتصنيف متعدد الأنواع”، يقيم الشبكات العصبية التلافيفية العميقة لتصنيف نداءات 24 نوعًا من الطيور والبرمائيات. 

في السنة المالية 2022، أعلنت مايكروسوفت إيرادات تقارب 198 مليار دولار ونتيجة تشغيلية تبلغ 83 مليار دولار. وتجاوز معدل إيرادات Microsoft Cloud، عند تحويله إلى أساس سنوي، 100 مليار دولار؛ أما الإيرادات السحابية الفعلية طوال السنة المالية فبلغت 91.2 مليار دولار.

في عام 2022، قدمت مايكروسوفت 3.2 مليار دولار من التكنولوجيا المتبرع بها والمخفضة إلى 302,000 منظمة غير ربحية تخدم أكثر من 1.2 مليار شخص عالميًا. 

3. Google AI for Social Good

في أبريل 2021، وصفت جوجل نموذج تعلم آلي طُوّر سابقاً لاكتشاف وجود أصوات الحيتان الحدباء في التسجيلات. وأُنجز بالتعاون مع الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية (National Oceanic and Atmospheric Administration، NOAA). ويساعد في دراسة السلوك والانتشار والأعداد والتفاعل مع البشر، لكنه لا يترجم معاني جميع أصوات الحيتان.

تم تطوير المشروع وفقًا لـ مبادئ الذكاء الاصطناعي في جوجل، التي “تدرك أن التقنيات المتقدمة يمكن أن تثير تحديات مهمة يجب معالجتها بوضوح، وتفكير، وإيجابية.”

تتيح خدمة Pattern Radio من جوجل للمستخدمين استكشاف آلاف الساعات من أغاني الحيتان الحدباء بمساعدة الذكاء الاصطناعي وإجراء ملاحظاتهم الخاصة.

شركة Alphabet (GOOG ) ، الشركة الأم لجوجل، سجلت إيرادات قدرها 76.69 مليار دولار أمريكي للربع المنتهي في 30 سبتمبر 2023. بلغ صافي الدخل للربع ما يقرب من 20 مليار دولار، مع ربحية مخففة للسهم بقيمة 1.55 دولار. 

4. منصة Arbimon من Rainforest Connection

طورت Rainforest Connection، وهي منظمة غير ربحية تركز على تقنيات حماية الطبيعة، منصة تحليل الأصوات عبر الإنترنت Arbimon. وتهدف إلى تسهيل تحليل بيانات الصوتيات الحيوية وإتاحته لعدد أكبر من المستخدمين.

Arbimon منصة مجانية عبر الإنترنت تتيح للباحثين وعلماء البيئة رفع تسجيلاتهم وتحليلها. وتوفر أدوات لاكتشاف الأنماط الصوتية وتجميعها وفق خصائص مثل الزمن والتردد.

ذُكر في مقابلة عام 2023 أن Arbimon يمكنه معالجة 10,000 ملف في بضع ثوانٍ لبعض مهام التحليل. وتعتمد السرعة على المادة والعملية المطلوبة. وقال بورهان ياسين، الرئيس التنفيذي آنذاك لـRainforest Connection:

“صُممت المنصة خصيصًا لسد الفجوة بين البحث والحفظ حتى نتمكن من الوصول إلى مرحلة يمكننا فيها دفع إجراءات الحفظ على الأرض.” 

وبحسب المقابلة نفسها، كانت Arbimon تضيف آنذاك مليونين إلى ثلاثة ملايين تسجيل كل بضعة أيام. وقد تدعم مجموعات البيانات الكبيرة رسم خرائط التنوع الحيوي، لكن وتيرة الجمع تختلف بين المشاريع.

أشارت معلومات عام 2023 إلى أكثر من 114 مليون تسجيل مرفوع ونحو 3,000 باحث يستخدمون المنصة أو سبق لهم استخدامها. وهذه أرقام تاريخية وليست عدادات حالية.

تعمل المنظمة الأمريكية، التي كان مقرها آنذاك في كاتي بولاية تكساس، تحت اسم Rainforest Connection وهي منظمة غير ربحية. وفي 20 ديسمبر 2023، أعلنت مؤسسة باتريك ج. ماكغوفرن منحتين لها: 300,000 دولار لتعزيز منصة مفتوحة لتحليل الصوتيات الحيوية، و200,000 دولار لدمج Wildlife Insights مع Arbimon.

5. تحالف Bioacoustic AI

بدأ تحالف Bioacoustic AI عام 2023 وشمل ثماني دول وعشرة مشاريع دكتوراه. وجمع 23 باحثاً متمرساً، وتسع جامعات أو معاهد بحثية، ومتحفين، وخمس شركات صغيرة ومتوسطة، وثلاث منظمات غير حكومية، ومنظمة حكومية واحدة.

رؤية أو هدف التحالف هو “فهم أصوات الحيوانات باستخدام الذكاء الاصطناعي”. على المستوى الوظيفي، يطور برنامج البحث في التحالف طرقًا جديدة للذكاء الاصطناعي للصوت مباشرة ضمن سياق مراقبة الحياة البرية الصوتية. يعتقد المشروع أن فهم الحيوانات بشكل أفضل سيساعد في حماية التنوع البيولوجي، ويمكن للذكاء الاصطناعي المساعدة في مراقبة مجموعة متنوعة من الأنواع. 

يسعى التحالف إلى تطوير صيغ مهام ذكاء اصطناعي من الدرجة الأولى المناسبة للقيود الخاصة بمهام مراقبة الحياة البرية، بما في ذلك مراقبة الطيور والثدييات الصعبة الاكتشاف في المشاهد الصوتية الأوروبية والاستوائية. ستساعد تقنيات الذكاء الاصطناعي في ربط أصوات الحيوانات بالهيكل الاجتماعي والسلوكي لحياة الحيوانات.

الذكاء الاصطناعي والتواصل بين الأنواع لحماية الطبيعة

قد توسع دراسة الإشارات المجهولة معرفتنا بالحيوانات وبيئاتها. يساعد الذكاء الاصطناعي في تنظيم مجموعات البيانات الكبيرة واكتشاف أنماطها، لكن فهم معناها يتطلب اختبارات سلوكية. وقد يسهم فهم التواصل غير البشري في حماية الطبيعة بصورة أفضل. وهذه المشاريع خطوات بحثية، وليست دليلاً على إجراء محادثات حرة مع جميع الحيوانات أو مع كائنات خارج الأرض.