Межвидовое общение

(Июнь 2010)

Система акустических коммуникаций дельфинов пока еще чересчур сложна, похоже,  для ее освоения человеком. Более простой путь к общению – это освоение дельфинами человеческих технологий. Вроде планшета iPad.

Merlin

В июле этого (2010) года группа исследователей-дельфинологов SpeakDolphin.com из г. Майами, Флорида,  начинает большой цикл экспериментов с целью установления устойчивой двусторонней формы общения между человеком и дельфинами.

Данный проект был анонсирован в средствах массовой информации еще в мае, когда лидер группы Джек Кассевиц (Jack Kassewitz) в сотрудничестве с молодым дельфином-двухлеткой по имени Мерлин, постоянно живущим в мексиканском дельфинарии Dolphin Discovery, продемонстрировали принципиальную возможность использования сенсорного планшета iPad в качестве своеобразного транслятора-переводчика при коммуникациях между различными биологическими видами.

Хотя в биологической науке в целом по сию пору нет единодушного согласия относительно того, можно ли вообще систему коммуникаций дельфинов называть «языком общения», у исследователей-дельфинологов на этот счет обычно никаких сомнений нет.

Джек Кассевиц, в частности, много лет работающий над изучением коммуникационных особенностей дельфинов, абсолютно уверен как в наличии у этих животных весьма развитого разума, так и чрезвычайно продвинутого языка общения друг с другом. Язык этот, правда, по причинам давно разошедшихся путей эволюции, мало похож на человеческий.

Новейшие результаты исследований позволяют предполагать, что сложной структуры высокочастотные звуки, издаваемые дельфинами под водой, способны передавать информацию, которая в терминах физики является, по сути, акустической голограммой.

Поскольку люди обычно не общаются голограммами, но тоже могут объясняться картинками-символами,  Кассевиц ныне вплотную занялся проектом по созданию такого символьного языка, который и дельфины, и люди могли бы использовать хотя бы для примитивных коммуникаций друг с другом.

Конечно, куда заманчивее было бы создать технику, генерирующую и воспринимающую акустические голограммы дельфиньего языка, однако это, видимо дело достаточно отдаленного будущего.  Мы же сейчас находимся лишь в самом начале данного пути.

Одним из важнейших прорывов к пониманию сути и к дешифрованию языка дельфинов можно, наверное, считать недавнее, 2008 года британо-американское исследование, проведенное SpeakDolphin.com совместно с английским инженером-акустиком Джоном Стюартом Рейдом (John Stuart Reid). В  ходе  этого проекта были получены первые адекватные и сделанные в высоком разрешении изображения тех звуков, что дельфины издают в воде.

Ключевым элементом технологии, на которую опирались исследователи, стал так называемый КимаСкоп (см. сайт CymaScope.com) – новый инструмент акустического анализа, сконструированный Рейдом и раскрывающий внутренние подробности в структуре звуков, что позволяет изучать их как картинку-паттерн.

(Для общей информации здесь следует, наверное, пояснить, что «кима» – по-гречески «волна». От этого корня пошло название «киматика» – направление акустики, занимающееся визуализацией звуков и вообще колебаний. Наиболее известным примером киматического направления исследований являются «фигуры Хладни» – разнообразные фигуры-узоры, формируемые песчинками, рассыпанными на поверхности колеблющихся мембран.)

По сути дела, в основе кимаскопа Рейда лежит тот же принцип, что и у мембран с фигурами Хладни, только в этом приборе в качестве мембраны используется поверхностное натяжение воды ( «потому что вода реагирует быстро и способна раскрывать сложные структуры в форме звука», как комментирует конструктор). Затем все эти тонкие детали вибраций могут быть зафиксированы с помощью цифровой камеры.

Предшествовавшие технологии для анализа звуков дельфинов обычно использовали спектрограф, отображающий звуки китообразных (китов и дельфинов) просто как графики изменений частоты и амплитуды сигнала во времени. Такой подход огрублял и искажал результат, существенно затрудняя анализ, поскольку в действительности звуки китообразных имеют более сложную объемную структуру.

Кимаскоп же, как полагают его создатели, регистрирует реальные звуковые вибрации, впечатанные в естественную среду обитания дельфинов, т.е. в воду, раскрывая весьма замысловатые визуальные детали в структуре издаваемых животными звуков.

Получающиеся на выходе кимаскопа снимки-кимаглифы, как их назвали, – это куда более точные и стабильно воспроизводимые в сигналах дельфинов структуры, которые как предполагается, позволят сформировать базис лексикона дельфиньего языка, где каждый паттерн представляет собой дельфинье «картинку-слово».

Cymaglyph
Слева: кимаглиф из сигнала взрослого дельфина. Справа: кимаглиф дельфина-младенца, зовущего свою мать.

Результаты исследований мозга дельфина свидетельствуют, что области обработки акустической информации занимают там примерно такую же относительную долю, как в мозге человека – области обработки важнейшей для него визуальной информации.

Как поясняет Кассевиц, имеются сильные свидетельства тому, что дельфины способны «видеть» посредством звука – примерно подобно тому, как люди используют ультразвук, чтобы увидеть еще нерожденное дитя в материнской утробе.

Прибор же кимаскоп, в каком-то смысле, дает нам первую возможность взглянуть на то, что дельфины, возможно, «видят» и передают с помощью своих звуков. Можно сказать, что паттерны-кимаглифы похожи на то, что дельфины воспринимают из отраженных сигналов своих собственных акустических лучей и из звуковых лучей других дельфинов.

В последние годы появляется все больше свидетельств тому, что дельфины могут делать акустический снимок объекта и отправлять его другим дельфинам, используя звук как среду передачи информации. Соответственно, выдвигается гипотеза о том, что основной метод коммуникации дельфинов построен на основе акустических изображений.

Более того, в области исследования китообразных в настоящее время имеется теория, согласно которой дельфины в процессе своей эволюции с помощью акустических лучей эхолокации выработали способность передавать сородичам многомерную информацию.

Концептуально эта теория исходит из того, что звук дельфинов расходится в воде не просто волнами, как это общепринято полагать, но распространяется «голографическими пузырями и голографическими лучами». А кимаглифы, соответственно, это своего рода поперечные срезы таких голограмм.

Dolphin_UltrasoundBeam

В целом кимаглифы дельфиньих звуков распадаются на три широких категории: свисты-сигнатуры, трели-щебетанье и серии-щелканья. Среди биологов, изучающих китообразных, имеется общее согласие о том, что свист-сигнатура представляет собой аналог человеческого имени, с помощью которого всякий отдельный дельфин уникально себя идентифицирует. Серии щелчков непосредствеено участвуют в процессе эхолокации. Что же касается щебетанья, то эти разнообразные звуки предполагаются как компоненты дельфиньего языка общения.

Джон Рейд так объясняет визуальные формы различных дельфиньих звуков:

«Кимаглиф свистов-сигнатур представляет собой регулярные концентрические полосы энергии, которые напоминают экраны авиационных радаров, в то время как щебетанья часто по своей структуре напоминают цветок, а это, в свою очередь, похоже на кимаглифы человеческой речи. Серии же щелчков имеют наиболее сложную структуру, включая в себя комбинации плотно упакованных концентрических полос на периферии с уникальными структурами в центральной части».

Снимки-кимаглифы для Кассевица стали важным подспорьем в серии экспериментов для записи звуков дельфинов, сканирующих эхолокацией разнообразные объекты.  Сам он рассказывает об исследованиях так:

Дельфины способны излучать сложные звуки, находящиеся далеко за гранью того диапазона восприятия, что доступен для слуха человека. Недавние достижения в технологиях высокочастотной записи дали нам возможность  фиксировать в звуках дельфинов такие детали, которые прежде были недоступны.

Записывая дельфинов в те моменты, когда они акустически ощупывают разные объекты, а также когда они общаются с другими дельфинами относительно этих объектов, мы собрали библиотеку дельфиньих звуков.

Попутно с каталогизацией перепроверяется, что одни и те же звуки всегда повторяются для тех же самых объектов. Кимаскоп используется для графического отображения этих звуков – так, чтобы каждый кимаглиф представлял «слово-картинку» из языка дельфинов.

Наша конечная цель – разговаривать с дельфинами на основе базового вокабуляра их дельфиньих звуков и понимать их ответы. Пока что это совершенно неосвоенная территория, но выглядит она весьма многообещающе…

Параллельным направлением тех же исследований является и упомянутые в самом начале эксперименты по общению с дельфинами на основе планшетов с сенсорным экраном.

На протяжении последних двух лет Кассевиц искал такое устройство, которое достаточно надежно и дружелюбно реагировало бы на прикосновения носа дельфина, при этом было бы достаточно мощным для записи или обратного  воспроизведения высокочастотных звуков, связанных с языком дельфинов, и одновременно достаточно стойким, чтобы работать в подводных условиях.

Поначалу выбор склонялся в пользу упрочненного ноутбука Panasonic Toughbook, но в последнее время –  учитывая появление нового продукта Apple – в качестве более привлекательной альтернативы стал рассматриваться iPad.

Планшет iPad понравился дельфинологам по множеству причин. Компактный и легкий, при этом нестрогий к невольным ошибкам пользователей (если повернуть картинку неправильно, она сама переворачивается так, как надо). Плюс быстрая  операционная система – «более чем быстрая для данной области примнения», как оценивает Кассевиц. И делает резюме: «Мы думаем, что как только дельфины освоятся с сенсорным экраном, мы сможем предоставить им широкий выбор разнообразных символов для представления объектов, действий и даже эмоций».

Уже начальные эксперименты дельфинологов с  iPad  дали основания полагать, что им удастся, похоже, разработать на этой основе хотя бы зачаточный символьный язык для общения с дельфинами.

Первый шаг к построению такой системы коммуникаций – это простая игра, в которой дельфину Мерлину показывали реальный объект, вроде мячика, кубика или пластмассовой утки (причем все они желтого цвета, потому что, как давно установили исследователи, именно на желтый цвет дельфины реагируют почему-то лучше всего), а затем Мерлин должен был указать на картинку того же объекта, но изображенную на экране iPad, тыкая в нее своим носом.

Для дельфина это совсем простая задача, говорит Кассевиц, однако такая игра – необходимая ступень для достижения конечной цели – выработки полноценного языкового интерфейса между людьми и дельфинами:

Я занимаюсь этим делом уже долгое время, просто пытаясь понять дельфинов как вид. Одна из главных вещей, в которой я абсолютно убежден, это то, что дельфины пребывают в такой  же растерянности от нас, как и мы от них, если говорить с точки зрения попыток к установлению чего-то вроде межвидового общения…

В периоды моего нахождения в воде вместе с дельфинами несколько раз бывали такие случаи, когда они явно очень хотели о чем-то со мной поговорить. Сейчас мы приближаемся к тому, чтобы это стало возможным.

Jack-res