L’apprentissage automatique aide à la découverte de l’alphabet des cachalots | TechCrunch
Des chercheurs du MIT CSAIL et du projet CETI pensent avoir découvert une sorte d’alphabet de cachalot à l’aide de technologies d’apprentissage automatique. Les résultats de l’étude, publiés sous le titre Structure contextuelle et combinatoire des vocalisations des cachalots, mettent en évidence des avancées clés dans notre compréhension de la communication des cétacés.
L’étude porte sur les codas, une série de clics qui remplissent différentes fonctions linguistiques. Ce que nous avons découvert, c’est qu’il existe des variations inédites dans la structure de la coda, a déclaré à TechCrunch la directrice du CSAIL, Daniela Rus. Nous avons découvert que les types de coda ne sont pas arbitraires, mais forment plutôt un système de codage combinatoire récemment découvert.
Alors que la vocalisation des baleines est un sujet de recherche clé depuis des décennies, les équipes à l’origine de cette nouvelle recherche suggèrent qu’elles ont découvert un niveau de nuance jusqu’alors inconnu parmi les mammifères marins bavards. Le document note que des recherches antérieures ont noté 150 codas différentes pour les cachalots.
Il a été démontré qu’un sous-ensemble d’entre eux code des informations sur l’identité de l’appelant et du clan, explique-t-il. Cependant, presque tout le reste concernant le système de communication des cachalots, y compris les questions fondamentales concernant sa structure et sa capacité à transporter des informations, reste inconnu.
Les équipes se sont appuyées sur les travaux de Roger Payne, le biologiste marin pionnier décédé en juin dernier. L’œuvre la plus influente de Payne concernait les chants des baleines à bosse. Il nous a vraiment donné envie d’utiliser nos technologies les plus avancées pour mieux comprendre les baleines, dit Rus.
Les équipes ont déployé des solutions d’apprentissage automatique pour analyser un ensemble de données de 8 719 codas de cachalot collectées par le chercheur Shane Gero au large de la petite île des Caraïbes orientales, la Dominique.
Nous obtenions les informations, puis nous ajustions notre apprentissage automatique pour mieux visualiser et mieux comprendre, explique Rus. Et puis nous analysions le résultat avec un biologiste.
La méthode des équipes a marqué un changement par rapport à l’analyse plus ancienne, qui étudiait la coda individuelle. Une image plus riche se forme lorsque les sons sont étudiés dans leur contexte, comme les échanges entre baleines. Les détails contextuels sont classés à l’aide de la terminologie musicale. Cela inclut le tempo, le rythme, l’ornementation et le rubato. À partir de là, l’équipe a isolé ce qu’elle appelle l’alphabet phonétique des cachalots.
Cet alphabet phonétique permet d’expliquer systématiquement la variabilité observée dans la structure de la coda, explique Rus. Nous pensons qu’il est possible qu’il s’agisse du premier cas en dehors du langage humain où une communication fournit un exemple du concept linguistique de dualité de structuration. Cela fait référence à un ensemble d’éléments individuellement dénués de sens qui peuvent être combinés pour former des unités significatives plus grandes, un peu comme combiner des syllabes en mots.
La signification de ces « mots » prend différentes significations en fonction de divers contextes. Le document ajoute :
Nos résultats démontrent que les vocalisations des cachalots forment un système de communication combinatoire complexe : l’inventaire apparemment arbitraire des types de coda peut s’expliquer par des combinaisons de rythmes, de tempos, de rubato et de caractéristiques d’ornementation. Les systèmes de vocalisation combinatoires importants sont extrêmement rares dans la nature ; cependant, leur utilisation par les cachalots montre qu’ils ne sont pas uniquement humains et qu’ils peuvent résulter de pressions physiologiques, écologiques et sociales radicalement différentes.
Bien que cette avancée soit passionnante pour toutes les personnes impliquées, il reste encore beaucoup de travail à faire, d’abord avec les cachalots, puis éventuellement en l’étendant à d’autres espèces comme les baleines à bosse.
Nous avons décidé de nous intéresser aux cachalots parce que nous disposions d’un vaste ensemble de données et que nous avons la possibilité de collecter beaucoup plus d’ensembles de données, explique Rus. De plus, comme les clics forment une sorte de système de communication discret, il est beaucoup plus facile à analyser qu’un système de communication continue. Mais même les travaux de Roger Paynes ont montré que les chants des baleines à bosse ne sont pas aléatoires. Il y a des segments qui se répètent et il y a là une structure intéressante. Nous n’avons tout simplement pas pu faire une étude approfondie.