事实如此浪漫

海豚正在帮助我们寻找外星人

Seti Institute天文学家Laurance Doyle使用信息理论来分析动物通信系统,特别是瓶颈海豚的口哨曲目。 插画:Victor Habbick Visions

W1961年,当12名男子聚集在西弗吉尼亚州的绿岸天文台讨论猎杀外星人的艺术和科学时,海豚骑士团诞生了。许多科学领域最聪明的人,包括三位诺贝尔奖获得者、一位年轻人卡尔萨根一位名叫约翰·莉莉(John lilly)的古怪神经学家也出席了会议,他以试图与海豚交谈而闻名。

正是莉莉的研究启发了这个小组的名字:他认为,如果人类连与我们进化史上大部分时间相同的动物都无法交流,那么他们认为自己可以识别来自遥远星球的信号就有点愚蠢了。考虑到这一点,海豚骑士团开始着手研究我们在地球上的海洋同胞可能会教给我们什么关于与外星人对话的知识。

Lilly在Interspecies沟通的工作已经在Seti(搜索外星智力)社区中已经进入和退出了几次。今天,由于信息理论的新应用和技术进步,如缩放式听力和遥测(聊天)设备,一个与海豚建立基本通信的潜水计算机接口。1999年,SETI研究所的天文学家劳伦斯·道尔(Laurance Doyle)将海豚作为外星智能的模型回归提出利用信息理论来分析动物通信系统,特别是瓶颈海豚的哨子曲目。

自从礼来公司最初的实验以来,研究人员发现许多物种的交流方式接近人类语言的复杂性。将动物交流系统描述为“语言”是否合适,就像英语或汉语是语言一样,这是一个争论的问题。争论的焦点在于如何定义人类语言。

首先,语言不是天生的,而是通过文化习得的。根据语言学家的说法,一般来说,大多数(如果不是全部的话)自然人类语言都能使个体引用不存在于直接环境中的抽象概念或事物,创造新词,创造无限长的语法句子。大多数研究人员认为海豚的尖叫声和口哨声缺乏这些语言特征。尽管如此,道尔认为,他们的交流仍然可以作为外星交流的模式。例如,宽吻海豚使用一种叫做参考信号,这意味着某些通信信号(听觉、视觉或其他)对应于其环境的特定方面。有些人认为海豚的信号甚至可以用来传达诸如海豚的情绪、性别或年龄等信息。他们的话语或尖叫声和口哨声在语言上可能不像我们的复杂,但他们可以传达抽象的信息。

Doyle confirmed that dolphin signals weren’t random noise by turning to the work of Harvard linguist George Zipf who, in the 1930s, had found a striking pattern common to human languages: The most frequently used word in most languages occurs twice as often as the second most frequently used word, three times as often as the third most frequently used word, four times as often as the fourth most frequently used word, and so on. In American English, for example, the most commonly used word is “the” and the next most frequent word is “of,” which account for about 7 and 3.5 percent of all word usage, respectively.

道尔说,满足齐普夫定律似乎对复杂的通信是必要的,但这还不够。

当这些单词以对数方式绘制在图表上时,单词频率之间的关系会产生一条斜率为-1的直线。齐普夫发现-1斜率在从西班牙语到普通话的大多数书面语和口语中都很常见,这种关系现在被称为齐普夫定律。这样的公式允许研究人员区分有意义的信号和随机噪声。如果一系列的声音没有语义,它的分布图将是一条平线,或者0的斜率,因为每个“单词”出现的可能性相同。另一方面,坡度大于-1表示人类语言的冗余程度过高。道尔说,满足齐普夫定律似乎对复杂的通信是必要的,但这还不够。

早期的研究表明,海豚使用各种各样的信号,但科学家们无法确定它们是否等同于人类的语言。如果是这样,那么它们的信号至少应该符合齐普夫定律。为了验证这一点,多伊尔和他的一些SETI同事进行了研究信号从少数不同的种类,从松鼠猴子到棉花植物,以及海豚。棘手的部分是弄清楚如何将每个物种的信号分解为可分析的单位。对于海豚而言,研究人员寻找自然休息时间:吱吱声和吹口哨之间的空间。然后他们检查了ZIPF法律的频率。

如果海豚以接近人类的复杂程度进行有意义的交流,这些声音的频率会产生-1的对数斜率,就像大多数人类语言一样。因此,道尔和他的同事绘制了一组捕获的宽吻海豚从婴儿期到成年期的记录。由此得到的坡度为- 0.95。多伊尔说,这表明“海豚”可能会表现出句法。“为什么会存在这样的语法?”首先,这种语法能够恢复传输中的错误,这肯定有生存价值,”他说.“人类的一个例子可能是通过使用拼写规则来找回一份复制得很差的手稿中丢失的字母。”

相比之下,松鼠猴的Zipf斜率从未低于-0.6,这意味着信号太随机,无法显示语法。通过化学排放进行交流的棉花植株的信号分布斜率接近-1.6,这意味着信号过于冗余。

多伊尔和他的同事们所证明的是,交流存在于一个复杂的光谱中。这个数学工具可能是SETI智能过滤器的第一步,帮助天文学家确定截获的宇宙噪声是否带有语言特征。多伊尔和他的同事们的研究表明,也许最好的起点是在水中外星人世界我们自己的星球。否则,我们的风险将第一个星际“你好”视为无意义的噪音。

丹尼尔·奥伯豪斯已经写了石板大众机械, 和大西洋组织.在推特上关注他@dmoberhaus.

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观看:语言如何帮助我们理解自己。

这个经典的事实如此浪漫的帖子最初于2016年4月出版。

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