Valars kommunikation och AI: forskning om första kontakt 2023

De första valarna dök upp i en form som skiljer sig från vad vi känner till idag för nästan 50 miljoner år sedan. I kontrast är de enorma framstegen vi ser kring artificiell intelligens i dag ett tydligt kännetecken för vår tid. Kombinationen av forskning om gamla djurgrupper och ny teknik visar hur vetenskapen utvecklats. Denna återblick på 2023 undersöker vad resultaten faktiskt visade.

Klicka här för att lära dig allt om att investera i AI.

Valar och kommunikation med icke-mänsklig intelligens

Ett team av forskare från SETI Institute, University of California Davis och Alaska Whale Foundation har studerat knölvalars kommunikation. De avser att utveckla intelligensfilter som kan hjälpa till att söka efter utomjordisk intelligens. 

I en studie publicerad i november 2023 beskrev forskarna ett möte i augusti 2021 med knölvalshonan Twain. De spelade upp ett inspelat kontaktläte genom en undervattenshögtalare. Twain närmade sig och stannade nära båten under ett cirka tjugo minuter långt växelspel av läten. Analysen av svarstiderna tydde på tidsmässig anpassning framför allt under den första fasen.

Betydelsen av studien

Huvudförfattaren Brenda McCowan vid UC Davis beskrev händelsen som det första sådana kommunikativa utbytet mellan människor och knölvalar på knölvalarnas språk. Uttalandet avsåg denna särskilda interaktion, inte människans första kommunikation med djur.

Medförfattaren dr Fred Sharpe sade:

“Knölvalar är extremt intelligenta, har komplexa sociala system, tillverkar verktyg – nät av bubblor för att fånga fisk – och kommunicerar omfattande både med sånger och sociala rop.” 

Studien beskriver en sällsynt, opportunistiskt observerad interaktion med en enda val. Den visar hur anpassade uppspelningsförsök kan användas för att undersöka kommunikation. Forskarna avkodade inte valarnas språk och tränade inte ett AI-system som översatte lätenas betydelse.

Artikeln diskuterar egenskaper hos knölvalars kommunikation som kan vara användbara för forskning om icke-mänsklig intelligens och för metoder att undersöka eventuella okända signaler.

• Knölvalens hjärna har en stor auditiv cortex och kluster av spindelneuroner.
• Författarna föreslår att avancerade kognitiva förmågor kan bidra till knölvalarnas akustiska färdigheter.
• Knölvalens akustiska prestationer är inte begränsade till slumpmässiga ljud och rop. De omfattar långa, rytmiska och ständigt utvecklande sånger. 
• Knölvalssång innehåller rytmiska mönster, olika ljudformer och pauser mellan läten av varierande längd. Den ger jämförelsematerial för kommunikationsforskning utan att därmed vara likställd med mänskligt språk.

Dessa egenskaper fick forskarna att tro att mångfalden av signaler en val kan producera var en viktig indikation på hur beteendemässigt flexibla de var och – därför – kunde erbjuda en utmärkt möjlighet att testa teknologier för interaktion med en potentiell icke-mänsklig intelligens. 

Att etablera första kontakter har alltid varit av stort intresse för forskare. National Geographic definierar en första kontakt som det “initiala mötet mellan kulturer som tidigare var omedvetna om varandra.” 

Människans historia rymmer många möten mellan samhällen med olika språk och seder. I Amerikas historia används första kontakt ofta om ursprungsfolkens första möten med européer, på olika platser och vid olika tidpunkter. Världen bestod inte av en enda ursprunglig kultur, och mötena var inte alltid fredliga.

Att etablera första kontakt har hittills varit tidskrävande och besvärligt eftersom det innebär att lära sig nya tecken – verbala, fysiska och skrivna. Att lära sig dessa signaler eller kommunikationsmönster innebär också att dokumentera dem, upptäcka mönstren inom dem, reproducera dem så att den främmande gruppen kan förstå och tolka dem, och mer. 

Forskare har alltid varit intresserade av att använda teknik för att kommunicera med det okända, och AI har varit det senaste tillskottet till den insatsen.

Användning av AI för att tala med icke-människor

Karen Bakker, då professor vid University of British Columbia och Radcliffe Fellow 2022–2023, betonade:

“Vi måste förstå icke-mänsklig kommunikation på dess egna villkor.”

Digital bioakustik använder sensorer, ljudinspelningar och analysmetoder som AI för att undersöka djurljud och deras beteendesammanhang. Även växters ljud studeras; det innebär inte att deras eventuella kommunikation redan har avkodats till ett språk.

En intervju med Karen Bakker i Scientific American beskrev hur teknik kan bidra till forskning om honungsbins kommunikation.

Kommunikation med honungsbin

Tim Landgraf vid Freie Universität Berlin undersökte tillsammans med kollegor honungsbins kommunikation. Datorseende och spårningsmetoder hjälper forskare att följa enskilda bins rörelser och samspel i kupan.

Bins danser förmedlar information om riktningen och avståndet till föda. Beteenderegistrering och robotik gör det möjligt att testa vilka signaler andra bin reagerar på. Det är ingen allmän översättare för bispråk.

Landgraf och kollegorna utvecklade RoboBee, som efterliknar flera signaler i bins vippdans. I publicerade försök följde bin robotens dans. Radarspårning visade att vissa utflugna bin använde dansens information för att anpassa sin flygväg. Det handlar om riktad information om en flygvektor, inte om att bin lyder godtyckliga mänskliga kommandon.

Ansträngningar som detta, modellerade kring att använda AI för icke-mänsklig kommunikation, har också tagits upp på andra håll i världen. Till exempel är Earth Species Project en ideell organisation som är dedikerad till att använda AI för att avkoda icke-mänsklig kommunikation.

1. Earth Species Project

Earth Species Project vill använda modern maskininlärning för att undersöka mönster i djurs kommunikation och så småningom bättre förstå deras betydelse. Det är ett forskningsmål, inte en redan uppnådd förmåga att samtala fritt med andra arter.

Projektet Crow Vocal Repertoire inriktades på att kartlägga läten hos hawaiikråka och svartkråka (carrion crow). Målet var att förstå sambandet mellan akustisk kommunikation och gruppsamordning. Kunskap om kulturella och beteendemässiga skillnader kan också hjälpa naturvården; projektet innebar inte att samtalsstrategier mellan människor och kråkor redan hade utvecklats.

Ett annat projekt utvecklar självövervakade metoder för att upptäcka etogram, alltså förteckningar över djurs beteenden. Underlaget kommer från djurburna sensorer, så kallade biologgrar. De kan registrera exempelvis rörelser och ljud; vilka data som samlas in beror på utrustningen. Etogram ska inte förväxlas med etnografi.

Bioakustik är något som många storskaliga organisationer också arbetar med. Microsoft (MSFT ) är ett sådant exempel.

2. Microsoft Research undersöker bioakustik

Microsoft Researchs bioakustikinsatser är inriktade på att utnyttja AI för att bearbeta ljudinspelningar av olika arter. Det studerar och utforskar olika aspekter av ljudproduktion, spridning och mottagning hos djur.

I ett projekt använder Microsoft Research självövervakad inlärning för att undersöka kluster av djurläten. De kan komma från olika arter eller representera olika lätestyper inom samma art. Det handlar inte om mänskliga stereotyper.

Microsoft Research har även utvecklat Akoustos, ett paket för automatiserad bioakustisk analys. Det stöder klassificering av ljudhändelser i två eller flera klasser. Sådana verktyg kan hjälpa forskare och naturvårdsorganisationer med akustisk annotering och analys; funktionerna beror på den aktuella implementationen.

I ett annat projekt av Microsoft Research, med titeln ‘Using bioacoustics for multi-species classification’, utvärderar teamet djupa konvolutionella neurala nätverk för att klassificera ropen från 24 fågel- och amfibiearter.

Under räkenskapsåret 2022 rapporterade Microsoft cirka 198 miljarder dollar i intäkter och 83 miljarder dollar i rörelseresultat. Microsoft Clouds intäktstakt omräknad till årsbasis översteg 100 miljarder dollar. Den faktiska molnintäkten för hela räkenskapsåret var 91,2 miljarder dollar.

År 2022 tillhandahöll Microsoft 3,2 miljarder USD i donerad och rabatterad teknik till 302 000 ideella organisationer som betjänar över 1,2 miljarder människor globalt.

3. Google AI for Social Good

Google beskrev i april 2021 en tidigare utvecklad maskininlärningsmodell som upptäcker knölvalsljud i akustiska inspelningar. Verktyget utvecklades tillsammans med USA:s National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA. Det stöder studier av beteende, utbredning, populationer och mänsklig påverkan, men översätter inte alla vallätens betydelse.

Projektet har utvecklats i enlighet med Googles AI-principer, som “erkänner att avancerad teknik kan skapa viktiga utmaningar som måste hanteras tydligt, eftertänksamt och bekräftande.”

Googles projekt ger användare möjlighet att utnyttja AI för att utforska tusentals timmar av knölvalssånger och göra egna upptäckter med Pattern Radio.

Alphabet (GOOG ), Googles moderorganisation, registrerade en intäkt på 76,69 miljarder USD för kvartalet som avslutades den 30 september 2023. Dess nettoresultat för kvartalet uppgick till nästan 20 miljarder USD, med en utspädd vinst per aktie på 1,55 USD.

4. Arbimon från Rainforest Connection

Den ideella organisationen Rainforest Connection, som arbetar med bevarande‑teknik, har utvecklat en online‑plattform för ljudanalys med namnet Arbimon. Syftet är att göra bioakustisk dataanalys enklare och mer tillgänglig.

Arbimon är en gratis online‑plattform. Forskare och ekologer kan använda den för att ladda upp sina ljuddata och analysera dem på det mest avancerade sättet som är möjligt. Plattformen utrustar användare med verktyg för att upptäcka ljud från ljuddata och gruppera dem baserat på räckvidd, frekvens och liknande faktorer.

I en intervju 2023 uppgavs att Arbimon kunde bearbeta 10 000 filer på några sekunder för vissa analysuppgifter. Hastigheten beror på materialet och bearbetningen. Rainforest Connections dåvarande vd Bourhan Yassin sade:

“Plattformen designades för att specifikt adressera klyftan mellan forskning och bevarande så att vi kan nå en punkt där vi kan driva bevarandeåtgärder på marken.” 

Enligt samma intervju tillkom då två till tre miljoner inspelningar i Arbimon med några dagars mellanrum. Stora datamängder kan stödja kartläggning av biologisk mångfald, men insamlingstakten varierar mellan projekt.

I rapporteringen från 2023 nämndes över 114 miljoner uppladdade inspelningar och cirka 3 000 forskare som använde eller hade använt plattformen. Detta är historiska uppgifter, inte aktuella räknare.

Rainforest Connection är en amerikansk ideell organisation som då hade sitt huvudkontor i Katy i Texas. Den 20 december 2023 meddelade Patrick J. McGovern Foundation två bidrag: 300 000 dollar för en öppen bioakustisk analysplattform och 200 000 dollar för integrationen av Wildlife Insights och Arbimon.

5. Bioacoustic AI Consortium

Bioacoustic AI-konsortiet startade 2023 och omfattade åtta länder och tio doktorandprojekt. Det samlade 23 erfarna forskare, nio universitet eller forskningsinstitut, två museer, fem små och medelstora företag, tre ideella organisationer och en statlig organisation.

Konsortiet vill förstå djurljud med hjälp av AI. Forskningsprogrammet utvecklar nya analysmetoder direkt inom akustisk övervakning av vilda djur. En bättre förståelse av djurens beteende kan bidra till att skydda den biologiska mångfalden.

Konsortiet utvecklar AI-metoder anpassade till särskilda svårigheter inom övervakning av vilda djur, bland annat svårupptäckta fåglar och däggdjur i europeiska och tropiska ljudlandskap. Avsikten är att koppla läten till djurens sociala liv och beteende.

AI och kontakt mellan arter för naturvården

Studier av okända signaler kan öka vår kunskap om djur och deras miljö. AI hjälper till att ordna stora datamängder och hitta mönster, men deras betydelse måste undersökas genom beteendestudier. Bättre förståelse av icke-mänsklig kommunikation kan stödja naturvården. Dessa projekt är forskningssteg, inte belägg för fria samtal med alla djur eller utomjordiska varelser.