借助AI打開人與動(dòng)物交流之門

華凌

古老的神話故事里，有人借助魔力指環(huán)聽懂動(dòng)物說什么，并與鳥獸蟲魚交談的橋段；現(xiàn)代迪士尼動(dòng)畫電影《魔法滿屋》中，米拉貝爾的表弟安東尼的超能力就是能聽懂動(dòng)物的語言并與它們互動(dòng)交流。隨著人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展，人類與動(dòng)物對(duì)話這一夢(mèng)想或許真的能實(shí)現(xiàn)。一些研究人員認(rèn)為，我們可能很快就可以突破與動(dòng)物之間的交流障礙了。

近日，據(jù)美國(guó)《發(fā)現(xiàn)》雜志網(wǎng)站報(bào)道，海洋中的白鯨彼此交流時(shí)，某些發(fā)聲信號(hào)會(huì)揭示它們的社會(huì)結(jié)構(gòu)；陸地上的貓鼬會(huì)根據(jù)捕食者的距離和危險(xiǎn)程度，使用一套復(fù)雜的報(bào)警聲。對(duì)此，科學(xué)家們正在建立一個(gè)AI程序，通過分析龐大的數(shù)據(jù)集來破譯動(dòng)物的交流形式。

破譯動(dòng)物“語言”的AI程序?qū)⑷绾螛?gòu)建？

“破譯動(dòng)物‘語言’的AI程序和ChatGPT的原理比較相似，它們都是一種序列預(yù)測(cè)模型，能夠根據(jù)動(dòng)物的行為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一步會(huì)出現(xiàn)什么交流信號(hào)，或者根據(jù)交流信號(hào)預(yù)測(cè)動(dòng)物下一步的行為?！苯?，西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院教授、中國(guó)極地科考科學(xué)家吳家驥在接受《科技日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)指出。

吳家驥解釋說，這種模型的能力是根據(jù)已知的輸入序列，如人類輸入的文本語言或者動(dòng)物發(fā)出的聲音，預(yù)測(cè)后續(xù)序列數(shù)據(jù)，如后續(xù)的文本或者聲音信號(hào)。例如，當(dāng)我們輸入“對(duì)不起”時(shí)，ChatGPT會(huì)預(yù)測(cè)可能應(yīng)該回復(fù)“沒關(guān)系”。模型之所以能夠“學(xué)會(huì)”這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，是因?yàn)樗ㄟ^學(xué)習(xí)來自互聯(lián)網(wǎng)或者各種文獻(xiàn)中的海量文本，從統(tǒng)計(jì)上發(fā)現(xiàn)了“對(duì)不起”和“沒關(guān)系”這個(gè)組合出現(xiàn)的次數(shù)最多。也就是說，當(dāng)出現(xiàn)“對(duì)不起”時(shí)，從概率上講，后續(xù)文本出現(xiàn)“沒關(guān)系”的可能性最大。當(dāng)模型學(xué)習(xí)到足夠多的這種對(duì)話的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，它就可以根據(jù)人類的問題作出相應(yīng)的回答。

“構(gòu)建學(xué)習(xí)動(dòng)物‘語言’的模型和構(gòu)建學(xué)習(xí)人類語言的模型道理相似?！眳羌殷K進(jìn)一步解釋說，科學(xué)家會(huì)收集大量的動(dòng)物交流信號(hào)或者動(dòng)物的行為，做成一個(gè)動(dòng)物行為數(shù)據(jù)集。接下來，科學(xué)家會(huì)使用一個(gè)序列預(yù)測(cè)模型來學(xué)習(xí)動(dòng)物行為與行為間的關(guān)聯(lián)性。如鳥叫聲及其對(duì)應(yīng)的可能發(fā)生的后續(xù)行為，并計(jì)算鳥特定叫聲與特定行為組合出現(xiàn)的概率。這樣，當(dāng)鳥類出現(xiàn)某種叫聲時(shí)，科學(xué)家就可以根據(jù)這個(gè)概率模型來預(yù)測(cè)它下一個(gè)最有可能出現(xiàn)的行為。

然而，人類語言及其表達(dá)方式與動(dòng)物“語言”之間差異很大，科學(xué)家們?nèi)绾翁幚磉@種差異，使模型更加準(zhǔn)確？

神鵠（swanhub）開源社區(qū)創(chuàng)始人陳少宏表示，人類語言與動(dòng)物“語言”之間的差異主要體現(xiàn)在兩方面：第一，人類語言基本上是由聲音組成的，肢體語言占比很低。而動(dòng)物“語言”的豐富程度遠(yuǎn)高于人類，聲音、動(dòng)作、氣味等都是組成動(dòng)物“語言”的重要元素。第二，人類語言一般是具有明確目的和指向性的，而動(dòng)物“語言”則更為樸素和模糊，其往往僅能表達(dá)幾種最原始的需求和反應(yīng)，如饑餓或恐懼。因此，破譯動(dòng)物“語言”不僅需要建立多種動(dòng)物信號(hào)的收集方法，也需要人工智能模型擁有對(duì)多種模態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的能力。

英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院教授、推特首席科學(xué)家邁克爾·布朗斯坦曾感言道，破譯動(dòng)物“語言”、讓人類可以與動(dòng)物進(jìn)行交流，將會(huì)是AI語言能力發(fā)展的下一步，這有望開創(chuàng)人類與動(dòng)物交流的美好未來。相比于以往的研究，使用AI破譯動(dòng)物“語言”有哪些優(yōu)勢(shì)？

在之前的研究中，受條件的限制，科學(xué)家們破譯動(dòng)物“語言”難度較大，人們因此更傾向于研究動(dòng)物是否能夠理解人類語言。近年來，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家可以逐漸深入研究動(dòng)物傳遞的信號(hào)所表達(dá)的具體含義。比如米蘭大學(xué)收集了440段貓?jiān)诓煌瑘?chǎng)景下的叫聲，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型來區(qū)別貓?jiān)诓煌瑘?chǎng)景下叫聲的差異。這些研究已經(jīng)揭示部分動(dòng)物確實(shí)具備一定程度的“語言”能力，動(dòng)物“語言”不僅僅只是表達(dá)簡(jiǎn)單的生理需求，還能夠傳達(dá)情緒等更復(fù)雜的信息。

“此外，以前的研究往往集中于分析單個(gè)物種的行為，且為了便于實(shí)驗(yàn)展開，研究往往是在人造或者特定環(huán)境下進(jìn)行的。隨著語音識(shí)別和生物信號(hào)采集等技術(shù)的進(jìn)步，我們可以收集到自然狀態(tài)下不同物種的行為與信號(hào)，并且建立一個(gè)涵蓋不同物種、不同環(huán)境的大型動(dòng)物行為數(shù)據(jù)庫?！标惿俸瓯硎?。

陳少宏說，這能幫助科學(xué)家們揭示不同物種的行為與交流信號(hào)間的共性關(guān)系，或者物種間的交流關(guān)系，甚至有可能根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立一個(gè)能夠理解所有動(dòng)物“語言”的統(tǒng)一模型。這種對(duì)動(dòng)物“語言”的破譯，能讓人們進(jìn)一步了解動(dòng)物的生活。

有科研人員說，雖然我們可能永遠(yuǎn)無法與鯨魚談?wù)撎鞖?，但是在?dòng)物“語言”探索中取得的一些微小進(jìn)展也將極大提升人與動(dòng)物之間的關(guān)系。

美國(guó)北亞利桑那大學(xué)北美草原土撥鼠研究專家科恩·斯洛伯德克夫認(rèn)為，即使動(dòng)物們的想法與人類的有著天壤之別，但人類只要能夠做到讓它們了解我們一點(diǎn)點(diǎn)的意愿，同時(shí)讓我們了解它們的一些意愿，人與動(dòng)物的關(guān)系就將變得不同以往。

“我們目前面對(duì)的許多問題，如氣候危機(jī)、流行病肆虐等，都與人類將自己與其它動(dòng)物置于不平等的位置有關(guān)。”哲學(xué)家伊瓦·梅杰爾在研究種間交流問題時(shí)指出，“我們要學(xué)會(huì)傾聽動(dòng)物的聲音。”

“如果牲畜能直接向我們表達(dá)它們的憂慮，未來的畜牧業(yè)可能將發(fā)生根本性變化，普遍的種間交流將讓我們不得不從倫理高度來重新審視我們與動(dòng)物的關(guān)系，并迫使我們重新思考人類的消費(fèi)習(xí)慣是否合理，從而重新評(píng)估人類在自然界中的位置?！眻D靈機(jī)器人首席戰(zhàn)略官、亞杰基金合伙人譚茗洲指出。

譚茗洲說，對(duì)于動(dòng)物“語言”模型的研究，有助于我們更深入地理解和引導(dǎo)野生動(dòng)物的行為，這對(duì)保護(hù)自然大有幫助。此外，研究動(dòng)物“語言”模型還可能解決人和寵物間的交流問題，未來針對(duì)動(dòng)物“語言”的研究也許能夠幫助我們更深入了解寵物的訴求與想法，讓人類能以更自然的方式與寵物相處，減少矛盾。

吳家驥補(bǔ)充道，對(duì)于動(dòng)物“語言”的研究也能揭示人類語言進(jìn)化的部分秘密。人類語言和動(dòng)物“語言”一直存在潛在的相似性，比如幾乎所有人類語言和動(dòng)物的發(fā)聲都是由音節(jié)長(zhǎng)度和音高的停頓和變化構(gòu)成的。對(duì)于動(dòng)物“語言”的研究有可能幫助人類從進(jìn)化和生物機(jī)理的角度解釋人類語言的產(chǎn)生。