人工智能可否幫助我們與動物交談?

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圖片來源:Reinhard Dirscherl/ullstein bild via Getty Images

科學家一直想了解動物如何用叫聲溝通,像靈長類動物會因應捕食者而發出不同警報聲、海豚以彼此獨特的口哨聲相認。科學家以往只能靠長期觀察,至近年才透過人工智能,分析大數據進行解碼。美國加州一個成立於 2017 年的非牟利組織 Earth Species Project(ESP),正希望借助人工智能的機器學習方式,嘗試找出這些「非人類語言」,促進生物研究和保護。

ESP 旨在開發出適用於整個動物王國的解碼工具。他們從機器學習翻譯的原理獲得啟發 —— 無需任何先驗知識,也可翻譯各種語言,全因演算法將每個單詞,以多維幾何的空間呈現。點(詞)之間的距離和方向,描繪了彼此間的語義關係,例如「king」和「man」就跟「queen」和「woman」的距離與方向相同。換言之,這並非按照單詞的含義,而是根據每點之間的排列方式和出現頻率作比對;從英語到烏爾都語,只要對齊單詞的「形狀」,找到烏爾都語中最接近英語單詞的點,便可翻譯大多數單詞。

研究希望以動物叫聲,創建上述「路線圖」的動物版本,並探索它與人類版本可有重疊之處。ESP 聯合創辦人兼總裁 Aza Raskin 明白,不可能一下子實現解碼的目標,最重要是讓研究員藉此嘗試應用人工智慧,逐步解開物種的奧秘。ESP 最近發表一篇名為「雞尾酒會問題」的論文,指出在一群相同物種同時發聲的嘈雜環境下,終能透過大數據運算,分辨每個發聲的個體,已是一大進步。

ESP 協助的另一項目,運用人工智能創造新的聲音,模仿座頭鯨發聲「說話」的方式,測試牠們的反應,並實驗人工智能可否辨識隨機和具「語義」的變化。亦有研究旨在開發一種演算法,以自我監督的機器學習模式,自行找出物種有多少種叫聲;它可用來追蹤瀕臨絕種,例如現時只能被圈養繁殖的夏威夷烏鴉,並參考現存數據,找出有哪些叫聲在圈養的環境中已經「失傳」,有助研究員設法讓牠們重返及適應野外環境。

ESP 同時正協助加州大學聖克魯茲分校海洋科學教授 Ari Friedlaender 的實驗,為難以直接觀察的海洋哺乳類動物,進行全球其中一項大規模的標記程序:在牠們身上安裝生物記錄儀,捕捉其位置和活動,並於海洋中設置錄音機收集音頻。人工智能首先自行分析所得數據,衡量牠們正在做甚麼,例如進食、休息、社交,再加入音頻數據,研究能否找出對應該行為而具意義的叫聲,然後在實驗室重播包括已被解碼的各種聲音作驗證。Friedlaender 指出,就目前可用工具所整理出的數據已達到上限,希望 ESP 能為此提供新的見解。

賓夕凡尼亞大學心理學名譽教授 Robert Seyfarth,在靈長類動物的自然棲息地,研究其社會行為和聲音交流已有 40 多年。他質疑以人工智能研究動物發聲的意義和功能並不足夠,因許多動物即使發出同一種聲音,在不同情況下,例如是哪一個個體發聲、牠們在族群中的地位,跟誰在互動等,皆可能表示不同事物,科學家必須親身觀察。另外,他對於動物與人類兩者交流方式互通的概念亦存疑。

Raskin 承認,單憑人工智能或不足以為其他物種的溝通解碼。但以上研究表明,許多物種的交流方式比人類想像中更複雜,所以更講求收集足夠數據作大規模分析。「這些正是讓我們撇除人類目光,了解所有物種通信系統的工具。」