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人工智能揭示了简单鸟鸣的复杂性

对于人耳来说,所有雄性斑胸草雀的歌声听起来几乎相同。 但面对这首简单歌曲的副歌,雌鸟可以选择唱得最动听的表演者。

斑胸草雀生活在澳大利亚,通常实行一夫一妻制终生交配,这对于雌性雀来说是一个高风险的决定。 斑胸草雀是大约三分之一的鸣禽之一,它们在生命早期就从父亲那里学习一首歌曲,并一遍又一遍地唱这首歌,这提出了雌性鸣禽如何在择偶方面进行区分的问题。

听听雄性斑胸草雀的歌声:

科学家认为 大多数雄性鸣禽已经进化到可以唱各种歌曲来展示它们的健康。 根据这个理论,身体健康的鸣禽将有更多的时间和精力来练习他们的发声技巧,并以其多样化的发声曲目吸引雌性。

使用机器学习的新研究表明,鸟类可能会坚持一个音符,但它们唱歌的方式会产生很大的差异。 周三发表在《自然》杂志上这项研究揭示了单个斑马歌曲的复杂性,以及雌性鸣禽在潜在配偶看来“简单”的歌曲中可能听到的内容。

当研究人员分析鸟类的声音时,他们通常不会听它们,而是查看声谱图,即声音文件的可视化。

“所以我把人类所做的就是查看这些音频文件的图像。我们可以使用机器学习和深度学习来做到这一点吗?”这项新研究的主要作者、加州大学圣保罗分校的博士后研究员 Daniel Allam 说。弗朗西斯科.

阿拉姆与德克萨斯大学西南医学中心副教授托德·罗伯茨和另一位同事合作,利用机器学习分析了数十万首斑胸草雀的歌曲,看看它们之间有何不同,以及哪些差异最具吸引力到雌性鸣禽。 。

研究人员发现了一个似乎吸引女性注意力的指标:歌曲中音节的普遍程度。 女性似乎更喜欢片段之间较长的“路径”。 这不是人类通过听歌曲或查看频谱图就能轻易弄清楚的事情,但根据这些算法映射剪辑的方式,研究人员能够以一种新的方式看到它。

为了验证他们的假设,研究人员将结果返回给鸟类。

他们生成了人工鸟鸣声,以观察雌性是否更喜欢那些路径较长的鸟类,结果确实如此,这表明鸟类的目标受众与研究人员的计算机遵循相同的模式。

听听,看看您是否能区分雀类的人工歌曲和音节:

研究人员说,阿拉姆和他的同事还发现,与矮小的鸟类相比,较小的鸟类很难学习长距离的鸣叫模式,这表明更健康的鸟类能够更好地学习它们。

简单鸟鸣的隐藏秘密

该研究的结果与其他物种的研究结果一致:歌曲越复杂或困难,对雌鸟的吸引力就越大。

“动物交流中的许多信号都是某些基本特征的诚实信号,”范德比尔特大学研究员凯特·斯奈德(K​​ate Snyder)说,她没有参与这篇新论文。

例如,她说,如果你观察孔雀,你会发现尾巴更长、更漂亮的雄鸟更能吸引配偶。 维持这样的尾巴对于鸟类来说是昂贵的 – 因此它必须善于寻找食物并在其环境中生存,才能有时间致力于保持尾巴美丽。

“学习需要大量的时间、精力和大脑空间,”斯奈德说。 只有最健康的雄鸟才会有时间和精力投入学习唱歌。

直到现在,在麻雀中,这种行为还很难被发现。

“我们认为这首单曲曲目可能是一个简单的行为,”罗伯茨说。 “但我们看到的是,它可能比我们之前想象的更复杂。”

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