כיצד בינה מלאכותית של גוגל מסייעת לפענח תקשורת בין דולפינים

האם אי פעם תהיתם מה דולפינים אומרים זה לזה? הבנת הקליקים, השריקות והצלילים המורכבים של דולפינים היא אתגר מדעי שנמשך עשרות שנים. עכשיו, גוגל עושה צעד משמעותי בכיוון פענוח שפת הדולפינים באמצעות בינה מלאכותית. ביום הדולפין הלאומי, גוגל הכריזה על DolphinGemma – מודל בינה מלאכותית חדשני שפותח בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת ג’ורג’יה טק ופרויקט הדולפינים הפראיים (WDP). המודל אומן ללמוד את המבנה של קולות דולפינים וליצור רצפי צלילים חדשים הדומים לאלה של דולפינים אמיתיים.

מחקר ארוך-טווח של חברת דולפינים

פרויקט הדולפינים הפראיים (WDP) מנהל את מחקר הדולפינים התת-ימי הארוך ביותר בעולם מאז 1985. החוקרים עוקבים אחר קהילה ספציפית של דולפינים מנוקדים באוקיינוס האטלנטי (Stenella frontalis) באיי בהאמה לאורך דורות. גישת המחקר הלא-פולשנית שלהם, “בעולמם, לפי תנאיהם”, יצרה מאגר נתונים עשיר וייחודי הכולל עשרות שנים של הקלטות וידאו ואודיו תת-ימיות המשויכות בקפידה לדולפינים ספציפיים, היסטוריית החיים שלהם והתנהגויות נצפות.

החוקרים הצליחו לקשר בין סוגי צלילים להקשרים התנהגותיים ספציפיים:

• שריקות זיהוי (שמות ייחודיים) המשמשות אימהות וגורים להתאחד.
• צלילי “סקווק” פולסיים הנשמעים לעתים קרובות במהלך קרבות.
• “זמזומי” קליקים המשמשים לעתים קרובות בחיזור או ברדיפה אחרי כרישים.

הספקטרוגרמה (ייצוג חזותי של ספקטרום) היא כלי חשוב במחקר תקשורת הדולפינים, המאפשר לחוקרים לנתח את המבנה והתדרים של הצלילים שהדולפינים מפיקים, ובמקרה זה – את “שריקת הזיהוי” הייחודית שמשמשת אימהות לתקשר עם הגורים שלהן.

בתמונה המצורפת אתם יכולים לראות אם שמשגיחה על הגור שלה בזמן חיפוש מזון. האם תשתמש בשריקת הזיהוי הייחודית שלה כדי לקרוא לגור לחזור אליה לאחר שיסיים (משמאל). מימין ניתן לראות ספקטרוגרמה המציגה באופן חזותי את השריקה של הדולפין. הספקטרוגרמה מראה את הדפוסים האקוסטיים של השריקה בצבעים חמים (צהוב, כתום ואדום) על רקע כחול, כאשר ניתן לראות את התבניות המובהקות של השריקה בצורת קווים מתעקלים:

“שריקת הזיהוי” הייחודית. Credit: google blog

מודל DolphinGemma

DolphinGemma הוא מודל בינה מלאכותית חדשני שפותח על ידי גוגל במטרה לפענח את תקשורת הדולפינים. המודל משתמש בטכנולוגיית SoundStream המתקדמת, המאפשרת ייצוג יעיל של צלילי דולפינים מורכבים, ומשלב ארכיטקטורה מיוחדת המותאמת לניתוח רצפים קוליים מורכבים. עם כ-400 מיליון פרמטרים, DolphinGemma תוכנן להיות קומפקטי מספיק כדי לפעול ישירות על מכשירי Pixel שבהם משתמשים חוקרי פרויקט הדולפינים הפראיים (WDP) בעבודת השטח שלהם.

המודל מבוסס על תובנות מסדרת Gemma, אוסף המודלים הפתוחים של גוגל, ואומן באופן מקיף על מאגר הנתונים האקוסטי העשיר של WDP, הכולל עשרות שנות הקלטות. בפעולתו, DolphinGemma מתפקד כמערכת אודיו-לאודיו, המעבדת רצפים של צלילי דולפינים טבעיים, מזהה בהם דפוסים ומבנים, ובסופו של דבר מסוגלת לחזות את הצלילים הבאים ברצף – בדיוק כפי שמודלים של שפה אנושית מנבאים את המילה הבאה במשפט.

שתי הספקטרוגרמות בתמונה המצורפת מציגות את יכולתו של מודל DolphinGemma לייצר סוגים שונים של קולות דולפינים באופן מלאכותי, כחלק ממאמצי המחקר להבין ולפענח את תקשורת הדולפינים:

ספקטרוגרמות שנוצרו במהלך בדיקות מוקדמות של המודל. Credit: google blog

שימוש במכשירי Pixel לניתוח צלילי דולפינים

פרויקט הדולפינים הפראיים משתמש בטכנולוגיה מתקדמת לחקר תקשורת דו-כיוונית עם דולפינים. הם פיתחו את מערכת CHAT (Cetacean Hearing Augmentation Telemetry) בשיתוף עם מכון ג’ורג’יה לטכנולוגיה. CHAT היא מחשב תת-ימי המיועד ליצור אוצר מילים משותף פשוט יותר עם הדולפינים.

מכשירי Pixel של גוגל הפכו לכלי מפתח במחקר תקשורת הדולפינים, עם יתרונות משמעותיים לעבודת שטח מאתגרת. חוקרי פרויקט הדולפינים הפראיים כבר משתמשים ב-Pixel 6 לניתוח צלילי דולפינים באיכות גבוהה בזמן אמת, ישירות בסביבה הימית. הדור הבא של המחקר, המתוכנן לקיץ 2025, יתבסס על מכשירי Pixel 9 שישלבו פונקציות רמקול ומיקרופון מתקדמות עם יכולות עיבוד חזקות.

שילוב זה יאפשר הפעלה בו-זמנית של מודלי למידה עמוקה ואלגוריתמים מורכבים להתאמת תבניות קול, ישירות במכשיר הנייד. המעבר לסמארטפונים מסחריים מביא יתרונות עצומים למחקר בים הפתוח: הוא מייתר את הצורך בחומרה יקרה ומותאמת אישית, מפשט את תחזוקת המערכת, מפחית משמעותית את צריכת החשמל, ומקטין את העלות והממדים של ציוד המחקר – כל אלה הם שיפורים מכריעים למדענים העובדים בתנאי שטח מאתגרים באוקיינוס.

מכשיר גוגל פיקסל 9 בתוך מערכת CHAT הייעודית. Credit: google blog

שיתוף המודל עם קהילת המחקר

גוגל מתכננת לשתף את DolphinGemma כמודל פתוח בקיץ הקרוב. למרות שהמודל אומן על צלילי דולפינים מנוקדים מהאטלנטי, החברה צופה שהוא יהיה שימושי גם לחוקרים הלומדים מינים אחרים של לווייתנאים, כמו דולפינים אף-בקבוק (bottlenose) או דולפיני ספינר (Burrunan dolphins). ייתכן שיידרש כוונון עדין עבור הקולות של מינים שונים, והאופי הפתוח של המודל מקל על התאמה זו. על ידי אספקת כלים כמו DolphinGemma, גוגל מקווה לתת לחוקרים בכל העולם את הכלים לחקור את מאגרי הנתונים האקוסטיים שלהם, להאיץ את החיפוש אחר דפוסים ולהעמיק באופן קולקטיבי את ההבנה שלנו לגבי יונקים ימיים אינטליגנטיים אלה.

המסע לפענוח תקשורת הדולפינים

המסע להבנת תקשורת הדולפינים הוא ארוך, אך השילוב של מחקר שדה מסור על ידי WDP, מומחיות הנדסית מג’ורג’יה טק והכוח של הטכנולוגיה של גוגל פותח אפשרויות חדשות ומרגשות. אנחנו לא רק מקשיבים יותר. אנחנו מתחילים להבין את הדפוסים בתוך הצלילים, סוללים את הדרך לעתיד שבו הפער בין תקשורת אנושית ותקשורת דולפינים עשוי להצטמצם מעט. פרויקט זה מדגים כיצד בינה מלאכותית יכולה לשמש לא רק לשיפור היכולות האנושיות, אלא גם לגשר על הפער בין מינים ולהעמיק את הבנתנו לגבי יצורים אינטליגנטיים אחרים החולקים איתנו את כדור הארץ.