咔哒、咔哒！科学家破译抹香鲸“神秘语音字母表”

出品：科普中国

作者：田达玮（科普创作者）

监制：中国科普博览

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在科幻电影《降临》中，语言学家试图学习外星人的语言，最终实现了和外星文明交流，而在掌握了外星人的语言之后，主人公也拥有了外星人看待世界的方式，打破了我们原有的时间概念，能够预见未来。

虽然科幻故事中描述的内容，只是一个跨物种交流的浪漫幻想。但语言确实会对人类的思维和看待世界的方式产生影响。维特根斯坦在《逻辑哲学论》中提到“我语言的界限，就是我世界的界限”。维奥丽卡·玛丽安在《语言如何塑造人类思维》一书中提到，一个人所使用的语言，会影响到一个人看待世界的方式和思考问题的方式。

掌握另一种人类的语言就足以改变看待世界的方式，假如我们能掌握另一种生物的语言，或许真的能帮助人类开启一种全新的思维。

在海洋中，科学家就发现了一群可能拥有语言系统的智慧生物——鲸鱼。施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表一篇生态学研究论文发现，抹香鲸可以将不同的“咔嗒”声和节奏进行结合、调节，从而创造出复杂的叫声，类似于人类的语言。倾听破译它们的声音，或许能够让人类实现跨物种交流。

座头鲸

图片来源：wikimedia

当然了，这一切都建立在“鲸鱼真的有自己的语言”这一基础上。

CETI：翻译计划，理解鲸鱼的“咔哒”声

鲸鱼的歌声，早就为人类所熟知。虽然很多鲸鱼的叫声频率比较低，但幸运的是，有一部分鲸鱼的声音落在了人类的听觉范围之内。在20世纪40年代，人类通过水下麦克风捕捉到了大量的鲸鱼“歌声”。随着记录到的鲸鱼歌声越来越多，人们也渐渐从中发现了一些固定模式，有些节奏会重复出现，这让人开始怀疑“鲸鱼可能在用歌声传递某些信息”。

在会唱歌的鲸鱼当中，抹香鲸的歌声绝对算不上优美，但它们“咔哒咔哒”的声音却让一些科学家着了迷。

抹香鲸

图片来源：wikimedia

在海洋中，抹香鲸发出咔哒声一方面是为了捕猎，另一方面，它们作为高度社会化的动物，会使用这些声音在家族成员或不同家族群体之间进行交流。

一位名叫大卫·格鲁伯（David Gruber）的科学家，就被抹香鲸的声音深深吸引。在2017年，格鲁伯进入了哈佛大学的拉德克利夫高等研究院，该学院聚集了众多学科的顶尖科学家，是科学家进行跨学科交流、打开研究思路的好地方。格鲁伯最雄心勃勃的计划，也是从这里开始的。

格鲁伯正在办公室里听香鲸声音的时候，一位名叫莎菲·戈德瓦塞尔（Shafi Goldwasser）的科学家恰好路过格鲁伯的办公室，也听到了这个声音。

戈德瓦塞尔是一位计算机科学家，在2012年的时候，她因为在密码学领域的贡献获得了图灵奖，这个奖项被称为“计算机界的诺贝尔奖”。戈德瓦塞尔认为，抹香鲸发出的声音就像莫尔斯电码一样，说不定可以用机器学习的方法破译背后的规律，于是她就把这个想法告诉了格鲁伯。

两位科学家一拍即合，但这件事到底能不能做还要咨询其他专家的意见。巧合的是，当时迈克尔·布朗斯坦（Michael Bronstein）也在哈佛拉德克利夫高等研究院做研究员。他是人工智能方面的专家，后来在2022年加入牛津大学，被任命为DeepMind人工智能教授。

布朗斯坦认为，这个想法特别疯狂，但这个项目要做的事情确实是AI擅长的，值得一试。在得到了专家确认之后，格鲁伯就开始推进这个项目。就这样，鲸类语言翻译计划——CETI项目就诞生了。

CETI项目的名字是故意让人联想到SETI项目（地外文明搜寻计划），这也能看出，在格鲁伯心目中，这是一项极其伟大的项目。

这个项目的最终目标，就是理解鲸鱼的语言。

CETI项目

图片来源：CETI官网截图

尾声：破译鲸言鲸语的关键？

抹香鲸是自然界中大脑重量最大的动物，它们也是一种具有社会行为的动物。抹香鲸群体每天除了捕食，也会有特定的时间，用一种被称作尾声“codas”的声音进行交流互动。

“codas”本来是一个音乐术语，是在一些音乐快要结束的时候出现的有规律的、重复的声音，被称作“尾声”，这些声音往往包含特殊意义。在抹香鲸发出的咔哒声里，也存在着这样的声音，所以也被称作尾声。

虽然名字叫尾音，但并不意味着这些声音一定出现在抹香鲸叫声的最后。在CETI的研究中，科学家们对2005到2018年这十几年间东加勒比海地区的抹香鲸声音进行了分析。

两只抹香鲸交流图

图片来源：参考文献5

结果发现，抹香鲸在使用尾声交流的时候会交替进行，似乎是有问有答的，而且它们使用尾声的情况可能比人们想象的要复杂一些。首先，抹香鲸在使用咔哒声的时候，可能会对声音进行加速或者减速处理，研究中称为“rubato”，类似于伸缩变换。类比到人类身上，就像是有人说话快，有人说话慢，或者在特定的情况下改变语速。

另外，抹香鲸可能会在固定模式的基础上额外增加一些咔哒声作为修饰。在其他鲸鱼的语言研究中，科学家们也发现了类似的现象。比如，加州戴维斯分校的兽医学院教授布伦达·麦考恩（Brenda Mccowan），她在研究座头鲸歌声的时候，同样发现座头鲸的歌声里面存在尾声和修饰，但对于座头鲸的修饰声到底有什么用，依然还不清楚。当然了，在这些声音中，科学家们最关注的还是鲸鱼的尾声。

“字母表”：理解鲸鱼的第一步

抹香鲸的尾声，一般是由3到40次有节奏的咔哒声组成的。这里面涉及两个维度，一是节奏，二是每次打节奏时候使用的声音。

为了方便理解，我们用人类世界中的情况做类比。节奏很好理解，“哒-哒-哒哒哒”和“哒---哒---哒---哒哒”就是两种不同的节奏。而打节奏时用到的声音也可以替换，可以是“哒---哒哒哒”，也可以是“咔---哒哒哒”，还可以是“咔---咔哒咔”。在不同的节奏和声音组合下，抹香鲸能够传达的信息非常多。

利用AI对抹香鲸的尾声进行分析后，研究人员锁定了抹香鲸的156种尾声，并根据这些尾声整理出了一份抹香鲸尾声“字母表”，里面包含抹香鲸常用的18种节奏以及每个节拍用到的不同类型声音。这些可能是抹香鲸语言中的基本元素，就像我们使用的汉语拼音表。

抹香鲸字母表

图片来源：参考文献5

研究最后提到，“字母表”只是总结出了抹香鲸的尾声中的可能存在的基本元素，并不代表任何意义。如果抹香鲸的咔哒声真的和人类的语言一样，那科学家们整理出“字母表”只是第一步。

接下来，研究人员会根据字母表里的组合来研究它们可能的含义。

比如对着抹香鲸播放某些特定的声音组合，看看抹香鲸会有什么样的反应，从而间接推测其意义。

纽约城市大学心理学家兼动物行为学家戴安娜·赖斯 (Diana Reiss）认为，虽然人类很难把抹香鲸语言和人类语言进行一对一地翻译，但能做到这一点也已经非常了不起。

此外，也有科学家认为这样的字母表可能没有意义。比如我们预设抹香鲸会改变一些节奏的快慢，会在尾声中增加一些修饰，才得到这样的字母表。如果之前的假设不成立，那这份字母表也将毫无意义。

但无论如何，这都是我们试图了解另一种生物语言所迈出的重要一步。假如我们破解了鲸鱼的语言，未来能做到的不仅仅是跟鲸鱼对话，而是能够用一个全新的视角看待世界，这样的思维或许会给人类带来无法想象的启发。

参考文献：

【1】孙自法.最新研究：抹香鲸可创造出复杂叫声，类似于人类语言.[EB/OL](2024-05-08)[2024-05-20].

【2】Whitehead, H. Sperm whales: social evolution in the ocean. Choice 41, 41–3452–41–3452 (2004).

【3】 Elizabeth Kolbert，can we talk to whales?[EB/OL](2023-09-04)[2024-05-20]

【4】Whitehead, H. (2003). Sperm Whales: Social Evolution in the Ocean. Chicago: University of Chicago Press. p. 4. ISBN 978-0-226-89518-5.

【5】Sharma P, Gero S, Payne R, et al. Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 3617.

【6】Mindy Weisberger. Scientists say they’ve discovered a ‘phonetic alphabet’ in whale calls.[EB/OL](2024-05-13)[2024-05-20]

【7】Sarah Kuta.Scientists Discover a ‘Phonetic Alphabet’ Used by Sperm Whales, Moving One Step Closer to Decoding Their Chatter. [EB/OL](2024-05-8)[2024-05-20]