Pfiffe mit Sinn. Von der Entschlüsselung von Orca-Lauten

von | FAU | Erlangen | 25. Oktober 2020

Wie funktioniert die Sprache der Orcas? Das fragt sich ein Forschungsteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Um herauszufinden, wie die Wale kommunizieren, analysieren die Forscherinnen und Forscher Tonaufnahmen mithilfe von Deep Learning und vergleichen diese mit dem Verhalten der Tiere. Das Projekt wird nun mit 400.000 Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

„Die Sprache der Orcas eignet sich besonders für solche Analysen: Sie kommunizieren viel in der Gruppe, beispielsweise während der Jagd oder mit den Jungtieren. Außerdem interagieren sie mit anderen Orca-Familien. Die Sprachen unterschiedlicher Gruppen unterscheiden sich dabei sogar leicht, was unseren Dialekten ähnelt“, erklärt Prof. Dr. Elmar Nöth, Lehrstuhl für Informatik 5 (Mustererkennung) der FAU.

Zunächst isoliert das Forschungsteam die Orca-Laute, also das Klicken, Pfeifen oder die pulsierenden Rufe, mithilfe von Deep Learning und filtert andere Geräusche wie beispielsweise die von Schiffen oder Seehunden heraus. „Wir können die Orca-Segmente mittlerweile zuverlässig finden“, sagt Nöth. Im Moment arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, diese Aufnahmen automatisch in Sequenzen zu zerlegen. Solche Sequenzen bestehen aus mehreren Lauten und treten wiederholt auf. Weisen die Sequenzen Ähnlichkeiten auf und tauchen immer wieder in den gleichen Situationen auf, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um die gleiche Mitteilung handelt.

Das Orca-Vokabelheft hat noch viele weiße Seiten

Die FAU-Forscher nahmen Tonaufnahmen der „Orca-Unterhaltungen“ auf und analysierten sie später. (Bild: Volker Barth/Anthro Media)

„Einmal haben wir zwei Orca-Familien beobachtet, die sich getroffen haben. Die Jungtiere haben sich etwas abgesondert. Das könnte so etwas gewesen sein, wie ‚Wo seid ihr? ‘ – ‚Wir sind hier drüben‘ – ‚Kommt, wir wollen weiter‘“, erzählt Nöth.

Aber wie können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler überprüfen, ob ihre Annahmen richtig sind? „Bei der Analyse von menschlichen Sprachen gibt es in der Regel immer jemanden, der bilingual ist – bei der Tiersprache nicht“, sagt Nöth. Das Forschungsteam muss also die Laute mit dem Verhalten der Wale abgleichen. Das Ziel: ein Orca-Vokabular. Dabei arbeiten sie eng mit Biologinnen und Biologen zusammen, besprechen und vergleichen die Ergebnisse immer wieder gemeinsam.

Aufnahmenschatz des OrcaLabs dabei

Insgesamt knapp 20.000 Stunden Material dienen dem Forschungsteam als Grundlange für seine Untersuchungen. Die Aufnahmen stammen beispielsweise aus dem „Orchive“ des OrcaLabs, das über fünf fest installierte Mikrofone auf einer Insel im Sund zwischen Vancouver und dem kanadischen Festland verfügt und seit 23 Jahren die Laute der Orcas aufzeichnet – zunächst mit Tonbändern und Kassetten, mittlerweile digital. Außerdem hat das Team selbst Orca-Laute während drei Expeditionen aufgenommen und das Verhalten der Tiere währenddessen untersucht sowie dokumentiert. „Würde ich das ganze Material am Stück hören, wäre ich fast zweieinhalb Jahre beschäftigt“, erläutert Nöth.

Als nächsten Schritt wollen die FAU-Forscherinnen und -Forscher die Software, die sie benutzen, um die Orca-Geräusche zu untersuchen, der Öffentlichkeit zugänglich machen. Nöth erklärt: „Dieser Algorithmus ist auch auf andere Tiere und deren Sprache anwendbar. Das DFG-Fördergeld ermöglicht uns nun, einen Doktoranden einzustellen und weitere Expeditionen zu planen.“

Besprochene Publikation

BERGLER, C., H. SCHRÖTER, R. X. CHENG, V. BARTH, M. WEBER, E. NÖTH, H. HOFER, und A. MAIER (2019):
ORCA-SPOT: An Automatic Killer Whale Sound Detection Toolkit Using Deep Learning.
Scientific Reports 9:10997.

Dies ist eine Presseinformation der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Das Teaserbild stammt von VolkerBarth/Anthro Media.

Dokumentation auf 3sat

Bei einer ihrer Expeditionen wurden die Forscher von einem Filmteam begleitet. Die Dokumentation Die Sprache der Wale von Volker Barth informiert über die Arbeit der Forscher bei ihrer Expedition in den pazifischen Ozean. Sie wird am Donnerstag, 29. Oktober, um 20.15 Uhr, auf 3sat ausgestrahlt.

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