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座頭鯨是海洋中最愛唱也最會唱的音樂家。 圖/AI生成@Joel來談日本
文/李盈、李小敏
海洋中最神祕的生物之一,鯨魚是許多傳說與文學故事中的重要角色。生物學家認為,鯨魚堪稱「海洋中的音樂家」,牠最迷人的地方,莫過於牠的歌聲。生物學家也證實:鯨魚之歌的旋律與人類的音樂相似,有主歌有副歌,更媲美古典音樂或爵士樂……
多年來,在科學家不斷的觀察與研究下,發現雄性鯨魚特別會唱歌,而且還是鐵肺型歌手,每天能唱歌達數個小時,其中最靈活的座頭鯨,還能複製和學習來自不同鯨豚族群的歌聲,將之吟唱傳誦至五湖四海。換言之,鯨魚群的歌聲極可能隨著時間演變益形複雜,再被其他的鯨魚學習吟唱,彷彿流行音樂般散播開來。
訓練AI成生物聲學家
為了確保鯨魚群的安全及確認鯨群移動方向,同時保存鯨魚歌聲、解碼其內容,暸解鯨魚是否藉歌聲傳遞訊息及對談,Google與美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)合作運用AI工具,將已能清楚辨識人聲和各國語言的AI大語言模型(LLM),進一步訓練成為生物聲學專家,快速解析鯨魚歌聲中的鯨言鯨語及歡唱內容。
為了讓AI能讀懂鯨魚歌聲,訓練AI的過程中曾透過各國科學家、音樂家及教育家的協助,才終於讓AI學會解析鯨魚的歌聲,並將得之不易的成果陸續上傳「Pattern Radio:鯨魚之歌」(Pattern Radio:Whale Songs)網站上,免費提供全球各地的鯨魚迷欣賞及科學家免費使用。
19年工作量快速解讀
過去一段時日中,生物學家讓AI過濾了專家們從2005年以來,在13個不同地區,收集長達17萬小時的海底聲音,整理出超過8000小時的鯨魚之歌。
這項創新技術,對美國NOAA的海洋學家來說,是一個飛躍性的突破。過去,如此巨大的資訊量,光是靠人工解碼拼湊,識別出鯨豚物種及歌聲,整個團隊一次也只能處理幾小時的錄音,若以一個人夜以繼日24小時工作,也得耗費19年才能完成任務。
但在AI的幫助下,如今已能在極短的時間,運用這套智慧強化鯨魚語言系統,快速完成巨量的資料解讀,識別出鯨豚物種及歌聲,解析鯨魚在海底自在悠游時,常會用歌聲與遠方的同伴溝通。
即興作曲結構富變化
這些極為聰明的大型哺乳類動物甚至能即興作曲,按心情與場合創造出由單一音節構成的短旋律,就像副歌一樣,牠們會不斷重複吟唱,形成一首有著特定主題的歌曲。
研究團隊還設計一款智能模型,能準確識別8種不同的鯨魚種類,如座頭鯨、虎鯨、藍鯨、長鬚鯨、小鬚鯨、布氏鯨、北大西洋露脊鯨和北太平洋露脊鯨,甚至能透過歌聲推測座頭鯨是否會出現在特定的區域。
事實上,座頭鯨也確實是鯨魚中最厲害的音樂家。座頭鯨體長可達15公尺,重達30噸,常在遷徙、交配期前後頻頻唱歌。牠吟唱的每首歌長約20分鐘,由多種音樂元素組成,被科學家品評為最複雜的動物溝通方式之一。
早就發現鯨魚會唱歌
早在1967年,美國的生物和保育學家Roger Payne(被認為是第一位發現「鯨魚會唱歌」的研究人員)便常年追隨座頭鯨與藍鯨的身影,研究牠們的遷徙、文化、唱歌,特別是發聲方式,還曾將收集來的鯨魚歌聲製作成一張專輯,名為《座頭鯨之歌》(Songs of The Humpback Whale),於1970年發行,成為迄今仍高居「自然聲音排行榜」的暢銷專輯,也為「拯救鯨魚運動」打響了知名度。
科學家坦言,在多年不斷觀察與研究中,發現辨別鯨魚的聲音與歌聲並不容易。全球已知的鯨豚種類超過94種,聲學涉及範圍極廣,能從藍鯨最低的10赫茲,到齒鯨高達120千赫的頻率。更特別的是,有時候即便是同一種類的鯨魚,歌聲也會隨著時間與地點的不同而有著顯著的差異。
圖示化聲譜解構音律
如今在「Pattern Radio:鯨魚之歌」網站平台上,能聽到來自海洋世界的眾多聲音,如海面移動的船舶聲、魚兒們的呢喃,甚至人類未知的海洋之聲……透過線上AI輔助工具,使用者能在眾多音頻中,快速找到鯨魚之歌,圖示化的聲譜更有助於識別每首歌的旋律結構,從開始、副歌到結束,就像認識蕭邦和貝多芬的音樂作品一樣。
聆聽曲目時,使用者還能從聲譜上橫條圖的明亮程度,看出鯨魚高歌的心情,顏色越亮代表鯨魚越有自信。科學家指出,在冬季12月到隔年4月間,較易看到頻繁而明亮的橫條圖,那時節鯨魚大多在溫暖的水域繁殖,顯然心情及狀態極佳。
專家導賞鯨豚歡唱曲
網站還體貼地提供了專家的導聆,讓使用者了解更多。如美國NOAA漁業海洋學家Ann Allen、生物聲學家Christopher Clark及康乃爾大學音樂教授Annie Lewandowski,他們會特別指出鯨魚之歌中值得關注的段落,提供含金量十足的有趣內容。
鯨魚之歌目前雖然還無法百分之百解讀,但透過跨界合作和資源共享,科學家及各國的鯨豚保育單位,已經能更快地掌握全球鯨魚的語言基礎。
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