Walvissen kunnen de sleutel zijn tot het trainen van AI voor eerste contact

De eerste walvissen verschenen in een vorm die anders is dan wat we vandaag kennen, bijna 50 miljoen jaar geleden. Daarentegen zijn de enorme ontwikkelingen die we tegenwoordig zien rond Artificial Intelligence misschien wel het meest moderne kenmerk van onze tijd. De convergentie van deze twee elementen weerspiegelt de uitgebreide wetenschappelijke en technologische vooruitgang die we gedurende onze beschaving hebben geboekt. Aangezien het nieuws ongelooflijk ongelooflijk kan klinken – in het begin – moeten we beginnen met het zo volledig mogelijk ontrafelen. 

Klik hier om alles te leren over investeren in AI.

Walvissen en Communicatie met Niet-Menselijke Intelligentie

Een team van wetenschappers van het SETI Institute, de University of California Davis en de Alaska Whale Foundation bestudeert de communicatie van bultrugwalvissen. Ze willen intelligentiefilters ontwikkelen die kunnen helpen bij de zoektocht naar buitenaardse intelligentie. 

Het team behaalde aanzienlijk succes toen een walvis genaamd Twain reageerde op de ‘contact’-roep die de wetenschappers via een onderwaterluidspreker in de zee uitzonden. De contactroep was gemodelleerd in een conversatiestijl die leek op een ‘groetsignaal’ van een walvis. De uitwisseling duurde 20 minuten, en de walvis reageerde op elke afgespeelde oproep, waarbij hij de intervalvariaties tussen de signalen nabootste. 

Het belang van de studie

Volgens Brenda McCowan, de hoofd auteur aan UC Davis, wordt dit beschouwd als de “eerste dergelijke communicatieve uitwisseling tussen mensen en bultrugwalvissen in de bultrugtaal.” 

Volgens Dr. Fred Shape, de co‑auteur van de studie:

“Bultrugwalvissen zijn uiterst intelligent, hebben complexe sociale systemen, maken gereedschap – netten van bellen om vissen te vangen – en communiceren uitgebreid zowel met liederen als sociale roepen.” 

Het belang van de studie ligt in het feit dat dit de eerste keer was dat communicatie tot stand kon worden gebracht tussen een mens en een niet-menselijk wezen dat intelligent is en deel uitmaakt van een complex sociaal systeem. 

Het onderzoeksartikel citeerde enkele kenmerken van de communicatiestijl van bultrugwalvissen die het des te belangrijker maken als potentieel toegangspunt voor het trainen van Artificial Intelligence voor eerste contact. 

• Het brein van de bultrugwalvis heeft een grote auditieve cortex en clusters van spindelneuronen.
• Het onderzoek gelooft dat indrukwekkende mentale vermogens waarschijnlijk de “superieure akoestische bekwaamheid” van de bultrug onderbouwen.
• De akoestische prestaties van de bultrugwalvis zijn niet beperkt tot willekeurige geluiden en roepen. Ze omvatten lange, ritmische en voortdurend evoluerende liederen. 
• Net als mensen omvat het bultrugwalvislied een vergelijkbaar frequentiebereik met zowel stemhebbende als stemloze elementen, waarbij stilte de vocalisaties van variabele duur onderbreekt. 

Deze kenmerken deden de onderzoekers geloven dat de diversiteit aan signalen die een walvis kan produceren een belangrijke indicatie was van hun gedragsflexibiliteit en – daarom – een uitstekende kans biedt om technologieën te testen voor interactie met een potentiële niet-menselijke intelligentie. 

Het tot stand brengen van eerste contacten is altijd van groot belang geweest voor onderzoekers. National Geographic definieert een eerste contact als de “eerste ontmoeting tussen culturen die elkaar voorheen niet kenden.” 

De wereld zoals we die vandaag zien, bestaat uit één cultuur met haar eigen taal en sociale gebruiken, die naar een nieuwe plaats migreert en zich mengt met mensen die daar met een andere taal en gebruiken leven. Bijvoorbeeld, in de Amerika’s verwijst het eerste contact naar het moment waarop de inheemse bevolking van het land in de 16e en 17e eeuw met de Europeanen begon te communiceren. 

Het tot stand brengen van eerste contact is tot nu toe tijdrovend en omslachtig geweest, omdat het leren van nieuwe signalen – verbaal, fysiek en schriftelijk – vereist. Het leren van deze signalen of communicatiepatronen omvat ook het documenteren ervan, het ontdekken van de patronen, het reproduceren ervan zodat de vreemde groep ze kan begrijpen en interpreteren, en meer. 

Wetenschappers zijn altijd al geïnteresseerd geweest in het gebruik van technologie om met het onbekende te communiceren, en AI is de nieuwste toevoeging aan die inspanning.

Het gebruik van AI om met niet-mensen te praten

Volgens Karen Bakker, een professor aan de University of British Columbia en Fellow aan het Radcliffe Institute for Advanced Study:

“We moeten niet-menselijke communicatie op haar eigen voorwaarden begrijpen.”

Inspanningen richting dit doel hebben het veld ‘digitale bioakoestiek’ voortgebracht, dat bestudeert hoe kunstmatige intelligentie en verbeterde sensoren kunnen helpen bij het observeren en decoderen van hoe verschillende soorten, inclusief planten, informatie delen op hun eigen manier. 

Een interview tussen Karen Bakker en Scientific American gaf details over hoe technologie kan helpen bij de communicatie met honingbijen. 

Communiceren met honingbijen

Het relevante onderzoek werd geleid door Tim Langdraf van de Freie Universität Berlin. Het zette met succes computers en deep‑learning‑algoritmen in om honingbijen te volgen die met elkaar communiceren via hun lichaamsbewegingen en geluiden. 

De positieve resultaten waren het gevolg van een zorgvuldige combinatie van computervisie met mogelijkheden voor natuurlijke taalverwerking. De onderzoekers hebben naar verluidt algoritmen geperfectioneerd om individuele bijen te volgen en de impact van de communicatie van één bij op een andere bij te bepalen. 

Landgraf codeerde deze informatie vervolgens in een robot, genaamd RoboBee. Hij ontwierp zeven of acht prototypes om uiteindelijk een ‘bij’ te creëren die de korf kon betreden en commando’s kon uitzenden die honingbijen zouden opvolgen. Dit leidde tot een robotische toevoeging die verder ging dan het idee van het tot stand brengen van ‘Eerste Contact’ met een bij die commando’s geeft, een bij vertelt wanneer te stoppen, en meer.

Inspanningen zoals deze, gericht op het gebruik van AI voor niet-menselijke communicatie, worden ook elders in de wereld ondernomen. Bijvoorbeeld, het Earth Species Project is een non‑profitorganisatie die zich toelegt op het gebruik van AI om niet-menselijke communicatie te decoderen.

1. Earth Species Project

De drijvende visie van het Earth Species Project was om moderne machine learning te benutten om krachtige semantische representaties van taal te bouwen die we kunnen gebruiken om communicatie met andere soorten te ontsluiten. Het project heeft tot nu toe verschillende succesvolle pogingen ondernomen om te begrijpen hoe niet-mensen met elkaar omgaan. 

Het Crow Vocal Repertoire‑project betrok bijvoorbeeld senior AI‑onderzoekswetenschappers die werkten aan het in kaart brengen van de vocale repertoires van twee kraaivormen. Het doel van het project was om de rol van akoestische communicatie in groepscoördinatie te begrijpen. De onderzoekers geloofden dat het in kaart brengen van de vocale repertoires van de Hawaiiaanse kraai en de Kraaienkruiper kon helpen om culturele en gedragscomplexiteit te onthullen die cruciaal is voor het plannen van effectieve niet-menselijke gesprekstrategieën. 

Een andere groep senior AI‑onderzoekswetenschappers die betrokken is bij het project voor zelf‑supervised etnografie‑ontdekking werkt aan zelf‑supervised methoden voor het interpreteren van gegevens verzameld door dier‑gebonden tags, bekend als bio‑loggers. De bio‑loggers zouden wetenschappers helpen om de bewegingen van een dier vast te leggen en audio‑visueel materiaal vanuit het perspectief van het dier te verkrijgen. 

Bioakoestiek is iets waar veel grootschalige organisaties ook aan werken. Microsoft (MSFT ) is een dergelijk voorbeeld.

2. Microsoft Research Working on BioAcoustics

De bioakoestiek‑inspanningen van Microsoft Research zijn gericht op het benutten van AI om audio‑opnamen van diverse soorten te verwerken. Het bestudeert en verkent verschillende aspecten van geluidsproductie, -verspreiding en -ontvangst bij dieren.

In een van haar projecten onderzoekt het Microsoft Research‑lab oproepclusters voor meerdere diersoorten. Het ontwikkelt zelf‑supervised leermodellen die helpen bij het verkennen van clusters van dierlijke roepen, die ofwel van verschillende soorten afkomstig zijn of verschillende stereotypen van roepen van dezelfde soort bevatten.

Een ander project van Microsoft Research ontwikkelt een geautomatiseerd bioakoestisch analyseplatform genaamd Akoustos. Het analyseplatform is bedoeld om natuurbeschermingsorganisaties en onderzoekers te helpen met geautomatiseerde akoestische annotatie en analyse met machine‑learning‑technieken. Het stelt gebruikers in staat om audiobestanden en bijbehorende labels naar het platform te uploaden. Het platform zal ook in staat zijn om automatisch audiogegevens te verwerken en complexe machine‑learning‑modellen te bouwen.

In een ander project van Microsoft Research, getiteld ‘Using bioacoustics for multi-species classification’, evalueert het team diepe convolutionele neurale netwerken voor het classificeren van de roepen van 24 vogel‑ en amfibieën‑soorten.

In het fiscale jaar 2022 rapporteerde Microsoft een omzet van US$198 billion en een operationele winst van US$83 billion. Het was de eerste keer dat Microsoft Cloud een jaarlijkse omzet van US$100 billion overschreed.

In 2022 leverde Microsoft US$3,2 billion aan gedoneerde en afgeprijsde technologie aan 302.000 non‑profitorganisaties die wereldwijd meer dan 1,2 billion mensen bedienen.

3. Google AI for Social Good

Het is nu bijna vier jaar geleden sinds het bioakoestiekteam van Google AI for Social Good een ML‑model heeft gecreëerd dat de wetenschappelijke gemeenschap helpt bultrugwalvisgeluiden te detecteren met behulp van akoestische opnamen. Google ontwikkelde dit hulpmiddel in samenwerking met de National Oceanic and Atmospheric Association om biologen te helpen bij het bestuderen van het gedrag, de patronen, populaties en mogelijke menselijke interacties van walvissen.

Het project is ontwikkeld in overeenstemming met de AI‑principes van Google, die “erkennen dat geavanceerde technologieën belangrijke uitdagingen kunnen opleveren die duidelijk, doordacht en bevestigend moeten worden aangepakt.”

Het project van Google stelt gebruikers in staat AI te benutten om duizenden uren bultrugwalvisliederen te verkennen en hun eigen ontdekkingen te doen met Pattern Radio.

Alphabet (GOOG ), de moederorganisatie van Google, noteerde een omzet van US$76,69 billion voor het kwartaal dat eindigde op 30 september 2023. De nettowinst voor dat kwartaal bedroeg bijna US$20 billion, met een verwaterde winst per aandeel (EPS) van US$1,55.

4. Arbimon by Rainforest Connection

De non‑profitorganisatie Rainforest Connection, die zich richt op conservatietechnologie, heeft een online audio‑analyseplatform ontwikkeld genaamd Arbimon. Het doel is om bioakoestische data‑analyse gemakkelijker en toegankelijker te maken.

Arbimon is een gratis online platform. Wetenschappers en ecologen kunnen het gebruiken om hun audio‑data te uploaden en deze op de meest geavanceerde manier te analyseren. Het platform voorziet gebruikers van tools om geluiden uit audio‑data te detecteren en ze te groeperen op basis van bereik, frequentie en andere vergelijkbare factoren.

Met Arbimon zal het mogelijk zijn om 10.000 bestanden in een paar seconden te verwerken. En volgens Burhan Yassin, CEO van Rainforest Connection:

“Het platform is specifiek ontworpen om de kloof tussen onderzoek en behoud te overbruggen, zodat we een punt kunnen bereiken waarop we beschermingsacties op de grond kunnen stimuleren.”

Naarmate het meer data blijft verzamelen, plant Arbimon om te beginnen met het in kaart brengen van biodiversiteit op een holistisch niveau. Elke paar dagen voegt Arbimon tussen de 2 en 3 miljoen opnamen toe. Het kost onderzoeksinstituten jaren om zoveel data te verzamelen.

Het platform heeft nu meer dan 114 million opnamen geüpload, met ongeveer 3.000 wetenschappers die het hebben gebruikt of nog gebruiken.

Met het hoofdkantoor in Katy, Texas, Verenigde Staten, is Rainforest Corporation een non‑profit. Het ontving op 20 december 2023 subsidies ter waarde van US$500.000 van de Patrick J. McGovern Foundation.

5. Bioacoustic AI Consortium

Dit door onderzoek gedreven consortium omvat acht landen en tien doctoraatsprojecten. Het omvat 23 ervaren onderzoekers, negen universiteiten/onderzoeksinstituten, twee musea, 5 MKB’s, 3 NGO’s en één overheidsorganisatie.

De visie of het doel van het consortium is om “zin te geven aan dierengeluiden met behulp van AI.” Op functioneel niveau ontwikkelt het onderzoeksprogramma van het consortium nieuwe AI‑methoden voor geluid direct binnen de toegepaste context van akoestische monitoring van wildlife. Het project gelooft dat een beter begrip van dieren zou bijdragen aan de bescherming van biodiversiteit, en dat AI kan helpen bij het monitoren van een verscheidenheid aan soorten.

Het consortium is bezig met het ontwikkelen van AI‑taakformuleringen van topklasse die geschikt zijn voor de speciale beperkingen van wildlife‑monitoringtaken, waaronder het monitoren van moeilijk detecteerbare vogels en zoogdieren in Europese en tropische geluidslandschappen. De AI‑technieken zullen helpen om dierengeluiden te koppelen aan de sociale en gedragsstructuur van het leven van dieren.

AI‑gebaseerd Eerste Contact voor het Goede

De zoektocht om het onbekende te onthullen is consequent de drijvende kracht geweest achter het opbouwen van de uitgebreide kennisbasis van de menselijke beschaving in de loop der tijd. AI versnelt het tempo waarmee we vooruitgang boeken in het ontcijferen van voorheen onbekende signalen en talen. Het opbouwen van relaties met niet‑menselijke entiteiten zal ons begrip van hen vergroten, wat leidt tot effectievere bescherming. Nu biodiversiteit en duurzaamheid universele prioriteiten worden, is het bijna tijd om de enorme rijkdom aan kennis die beschikbaar is in het niet‑menselijke domein te benutten.