Communication des baleines et IA : les recherches sur le premier contact en 2023

Les premières baleines sont apparues sous une forme différente de ce que nous connaissons aujourd’hui il y a presque 50 millions d’années. En revanche, les développements massifs que nous observons autour de l’intelligence artificielle caractérisent notre époque. La rencontre entre l’étude d’anciens groupes animaux et les nouvelles technologies reflète les progrès de la science. Cette rétrospective de 2023 examine ce que les résultats ont réellement montré.

Cliquez ici pour tout savoir sur l’investissement dans l’IA.

Baleines et communication d’intelligence non humaine

Une équipe de scientifiques du SETI Institute, de l’Université de Californie Davis et de l’Alaska Whale Foundation étudie les communications des baleines à bosse. Ils ont l’intention de développer des filtres d’intelligence pouvant aider à la recherche d’intelligence extraterrestre. 

Dans une étude publiée en novembre 2023, l’équipe décrit une rencontre survenue en août 2021 avec la baleine à bosse femelle Twain. Les chercheurs ont diffusé un cri de contact enregistré à l’aide d’un haut-parleur sous-marin. Twain s’est approchée et est restée près du bateau pendant un échange de sons d’environ vingt minutes. L’analyse des délais de réponse indique un ajustement temporel, surtout au cours de la première phase.

L’importance de l’étude

Brenda McCowan, première autrice à UC Davis, a décrit l’événement comme le premier échange communicatif de ce type entre humains et baleines à bosse dans le langage de ces dernières. Cette déclaration vise cette forme particulière d’interaction, et non la première communication humaine avec des animaux.

Le coauteur, le Dr Fred Sharpe, a déclaré :

« Les baleines à bosse sont extrêmement intelligentes, possèdent des systèmes sociaux complexes, fabriquent des outils – des filets à bulles pour attraper des poissons – et communiquent largement à la fois par des chants et des appels sociaux. »

L’étude décrit une interaction rare observée de manière opportuniste avec une seule baleine. Elle montre comment des expériences de diffusion sonore adaptative peuvent contribuer à l’étude de la communication. Elle n’a pas déchiffré le langage des baleines ni entraîné une IA à traduire le sens de leurs cris.

L’article de recherche examine des caractéristiques de la communication des baleines à bosse qui pourraient aider à étudier l’intelligence non humaine et à développer des méthodes d’analyse d’éventuels signaux inconnus.

• Le cerveau de la baleine à bosse possède un grand cortex auditif et des amas de neurones en fuseau.
• Les auteurs proposent que des capacités cognitives développées puissent contribuer aux aptitudes acoustiques des baleines à bosse.
• Les réalisations acoustiques de la baleine à bosse ne se limitent pas à des sons et appels aléatoires. Elles comprennent des chants longs, rythmiques et en constante évolution. 
• Le chant des baleines à bosse comporte des motifs rythmiques, différentes formes sonores et des pauses entre des vocalisations de durées variables. Il fournit des éléments de comparaison pour étudier la communication, sans être pour autant assimilé au langage humain.

Ces caractéristiques ont amené les chercheurs à croire que la diversité des signaux qu’une baleine pouvait produire était une indication clé de leur flexibilité comportementale et – par conséquent – pouvait offrir une excellente occasion de tester des technologies d’interaction avec une intelligence non humaine potentielle. 

Établir le premier contact a toujours suscité un grand intérêt chez les chercheurs. National Geographic définit le premier contact comme la « rencontre initiale entre des cultures qui étaient auparavant inconnues les unes des autres. » 

L’histoire humaine comprend de nombreuses rencontres entre des communautés aux langues et coutumes différentes. Dans l’histoire des Amériques, le premier contact désigne souvent les premières rencontres entre peuples autochtones et Européens, à des endroits et à des moments différents. Le monde n’était pas issu d’une culture originelle unique et ces rencontres n’ont pas toujours été pacifiques.

Établir le premier contact a jusqu’à présent été long et fastidieux, car il implique l’apprentissage de nouveaux signes – verbaux, physiques et écrits. Apprendre ces signaux ou ces schémas de communication implique également de les documenter, de découvrir les motifs sous‑jacents, de les reproduire pour que le groupe étranger puisse les comprendre et les interpréter, et bien plus encore. 

Les scientifiques ont toujours été intéressés par l’utilisation de la technologie pour communiquer avec l’inconnu, et l’IA a été la dernière addition à cet effort.

L’utilisation de l’IA pour parler aux non‑humains

Karen Bakker, alors professeure à la University of British Columbia et chercheuse invitée à Radcliffe en 2022–2023, soulignait :

« Nous devons comprendre la communication non humaine selon ses propres termes. »

La bioacoustique numérique utilise des capteurs, des enregistrements et des méthodes d’analyse comme l’IA pour étudier les sons animaux et leur contexte comportemental. Les sons des plantes font également l’objet de recherches ; cela ne signifie pas qu’un langage végétal ait déjà été déchiffré.

Une interview entre Karen Bakker et Scientific American a fourni des détails sur la façon dont la technologie pourrait aider à communiquer avec les abeilles. 

Communiquer avec les abeilles

Tim Landgraf, de la Freie Universität Berlin, a étudié avec ses collègues la communication des abeilles. La vision par ordinateur et les méthodes de suivi permettent d’examiner les mouvements et interactions de chaque abeille dans la ruche.

La danse des abeilles transmet des informations sur la direction et la distance d’une source de nourriture. L’enregistrement du comportement et la robotique permettent de tester les signaux auxquels les autres abeilles réagissent. Il ne s’agit pas d’un traducteur général de leur langage.

Landgraf et ses collègues ont développé RoboBee pour reproduire plusieurs signaux de la danse frétillante. Dans les expériences publiées, des abeilles ont suivi la danse du robot. Le suivi radar a montré que certaines abeilles quittant la ruche ajustaient leur trajectoire à partir de ces informations. Il s’agit de transmettre un vecteur de vol, non de faire obéir les abeilles à des ordres humains arbitraires.

Des efforts similaires, modélisés autour de l’utilisation de l’IA pour la communication non humaine, ont également été adoptés ailleurs dans le monde. Par exemple, le Earth Species Project est une organisation à but non lucratif dédiée à l’utilisation de l’IA pour décoder la communication non humaine. 

1. Earth Species Project

Earth Species Project veut utiliser l’apprentissage automatique moderne pour étudier les motifs de communication animale et mieux comprendre leur sens. Ouvrir la communication avec d’autres espèces est un objectif de recherche, pas une capacité de conversation libre déjà acquise.

Le projet Crow Vocal Repertoire, par exemple, visait à cartographier les cris du corbeau d’Hawaï et de la corneille noire (carrion crow). L’objectif était de comprendre le rôle de la communication acoustique dans la coordination des groupes. Connaître les différences culturelles et comportementales peut aussi aider la conservation ; cela ne signifie pas que des stratégies de conversation entre humains et corvidés soient déjà disponibles.

Un autre projet développe des méthodes d’apprentissage autosupervisé pour découvrir des éthogrammes, c’est-à-dire des répertoires de comportements animaux. Les données proviennent de capteurs portés par les animaux, appelés biologgers. Ils peuvent enregistrer des mouvements et des sons selon le dispositif utilisé. Un éthogramme n’est pas une ethnographie.

La bioacoustique est un domaine sur lequel de nombreuses grandes organisations travaillent également. Microsoft (MSFT ) en est un exemple. 

2. Les recherches bioacoustiques de Microsoft Research

Les efforts de bioacoustique de Microsoft Research visent à exploiter l’IA pour traiter les enregistrements audio de diverses espèces. Ils étudient et explorent différents aspects de la production, de la dispersion et de la réception du son chez les animaux.

Un projet de Microsoft Research utilise l’apprentissage autosupervisé pour étudier des groupes de cris animaux. Ils peuvent provenir d’espèces différentes ou représenter plusieurs types de cris d’une même espèce. Il ne s’agit pas de stéréotypes humains.

Microsoft Research a aussi développé Akoustos, un logiciel d’analyse bioacoustique automatisée. Il permet de classer les événements sonores en deux catégories ou davantage. De tels outils peuvent aider les chercheurs et les organismes de conservation à annoter et analyser des sons ; les fonctions dépendent de l’implémentation utilisée.

Dans un autre projet de Microsoft Research, intitulé « Utiliser la bioacoustique pour la classification multi‑espèces », l’équipe concernée évalue des réseaux neuronaux convolutifs profonds pour classer les appels de 24 espèces d’oiseaux et d’amphibiens.

Pour l’exercice 2022, Microsoft a déclaré environ 198 milliards de dollars de chiffre d’affaires et 83 milliards de résultat opérationnel. Le rythme de chiffre d’affaires de Microsoft Cloud, annualisé, a dépassé 100 milliards de dollars. Les revenus cloud effectivement réalisés sur l’exercice entier étaient de 91,2 milliards.

En 2022, Microsoft a fourni 3,2 milliards de dollars US de technologie donnée et à prix réduit à 302 000 organisations à but non lucratif desservant plus de 1,2 milliard de personnes à l’échelle mondiale.

3. Google AI for Social Good

En avril 2021, Google a présenté un modèle d’apprentissage automatique développé auparavant pour détecter la présence de sons de baleines à bosse dans des enregistrements. Il a été conçu avec la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis. Il facilite l’étude du comportement, de la répartition, des populations et des interactions humaines, mais ne traduit pas le sens de tous les sons des baleines.

Le projet a été développé conformément aux principes d’IA de Google, qui « reconnaissent que les technologies avancées peuvent soulever d’importants défis qui doivent être abordés de manière claire, réfléchie et affirmative. »

Le projet de Google permet aux utilisateurs d’exploiter l’IA pour explorer des milliers d’heures de chants de baleines à bosse et de faire leurs propres découvertes avec Pattern Radio.

Alphabet (GOOG ), la société mère de Google, a enregistré un chiffre d’affaires de 76,69 milliards de dollars US pour le trimestre se terminant le 30 septembre 2023. Son bénéfice net pour le trimestre s’élevait à près de 20 milliards de dollars US, avec un BPA dilué de 1,55 dollar US.

4. Arbimon de Rainforest Connection

L’organisation à but non lucratif Rainforest Connection, spécialisée dans la technologie de conservation, a développé une plateforme d’analyse audio en ligne nommée Arbimon. Son objectif est de rendre l’analyse des données bioacoustiques plus simple et plus accessible.

Arbimon est une plateforme en ligne gratuite. Les scientifiques et les écologistes peuvent l’utiliser pour télécharger leurs données audio et les analyser de la manière la plus avancée possible. La plateforme fournit aux utilisateurs des outils pour détecter les sons dans les données audio et les regrouper en fonction de la portée, de la fréquence et d’autres facteurs similaires.

Dans un entretien de 2023, il était indiqué qu’Arbimon pouvait traiter 10 000 fichiers en quelques secondes pour certaines analyses. La vitesse dépend du matériau et de l’opération. Bourhan Yassin, alors directeur général de Rainforest Connection, déclarait :

« La plateforme a été conçue spécifiquement pour combler le fossé entre la recherche et la conservation afin que nous puissions atteindre un point où nous pouvons impulser des actions de conservation sur le terrain. »

Selon le même entretien, Arbimon ajoutait alors deux à trois millions d’enregistrements tous les quelques jours. Ces grandes collections peuvent soutenir l’étude de la biodiversité à grande échelle, mais le rythme de collecte varie selon les projets.

Les informations de 2023 mentionnaient plus de 114 millions d’enregistrements téléversés et environ 3 000 chercheurs utilisant ou ayant utilisé la plateforme. Ce sont des chiffres historiques, pas des compteurs actualisés.

L’organisme américain, alors installé à Katy au Texas, Rainforest Connection est une organisation à but non lucratif. Le 20 décembre 2023, la Patrick J. McGovern Foundation a annoncé deux subventions : 300 000 dollars pour une plateforme ouverte d’analyse bioacoustique et 200 000 dollars pour intégrer Wildlife Insights et Arbimon.

5. Bioacoustic AI Consortium

Lancé en 2023, le consortium Bioacoustic AI couvrait huit pays et dix projets doctoraux. Il réunissait 23 chercheurs expérimentés, neuf universités ou instituts de recherche, deux musées, cinq PME, trois ONG et un organisme gouvernemental.

La vision ou le but du consortium est de « donner du sens aux sons des animaux grâce à l’IA ». Au niveau fonctionnel, le programme de recherche du consortium développe de nouvelles méthodes d’IA pour le son directement dans le contexte appliqué de la surveillance acoustique de la faune. Le projet estime que mieux comprendre les animaux aiderait à protéger la biodiversité, et que l’IA peut aider à surveiller une variété d’espèces.

Le consortium est en train de développer des formulations de tâches d’IA de pointe adaptées aux contraintes particulières des tâches de surveillance de la faune, y compris la surveillance d’oiseaux et de mammifères difficiles à détecter dans les paysages sonores européens et tropicaux. Les techniques d’IA aideront à relier les sons des animaux à la structure sociale et comportementale de leurs vies.

IA et communication entre espèces au service de la conservation

Étudier des signaux inconnus peut élargir nos connaissances des animaux et de leur environnement. L’IA aide à organiser de grands ensembles de données et à repérer des motifs, dont le sens nécessite des vérifications comportementales. Mieux comprendre la communication non humaine peut soutenir la conservation. Ces projets sont des étapes de recherche, pas une démonstration de conversations libres avec tous les animaux ou avec des êtres extraterrestres.