Obcy z głębin

Nagrany przez podwodne mikrofony tajemniczy odgłos – niskie, donośne chrząknięcie, po którym pojawia się piskliwe echo przypominające bekanie żaby w kosmosie – po raz pierwszy usłyszano w głośniku komputerowym przed około dekadą. Zaskoczeni badacze nadali mu nazwę „biotwang” (od twang – brzdęk lub nosowy dźwięk).

„Najpierw masz tę część o niskiej częstotliwości podobną do jęku” – mówi Lauren Harrell, analityczka z Google pracująca w zespole AI for Social Good, a następnie wydaje z siebie odgłos podobny do zawodzenia. „Potem niskie częstotliwości przechodzą w wysokie, które mnie kojarzą się ze statkiem kosmicznym Enterprise ze Star Treka – coś w stylu „bip boo, bip boo””.

Autonomiczne pojazdy podwodne po raz pierwszy namierzyły dziwne dźwięki w 2014 roku w pobliżu Rowu Mariańskiego w zachodniej części na Pacyfiku. Naukowcy nie byli w stanie zidentyfikować jego źródła, ale mieli pewną teorię. „Znanych jest wiele innych wielorybich dźwięków brzmiących jak z Gwiezdnych Wojen, więc założono, że może to być któryś z płetwali” – mówi Ann Allen, badaczka z U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration. Przyznaje jednak, że ktoś, kto nie jest zaznajomiony z odgłosami wielorybów, „zapewne nigdy nie pomyślałby, że chodzi o zwierzę”.

Potwierdzenie, które dokładnie stworzenie morskie wydaje konkretny nietypowy dźwięk, nie jest jednak łatwe: potrzebny jest człowiek w łodzi, aby zobaczył i zidentyfikował źródło dźwięku dokładnie w chwili, gdy zostaje on usłyszany. „Wymaga to dużo czasu, wiele wysiłku i sporej dawki szczęścia” – mówi Allen.

W ten właśnie sposób Allen, Harrell i ich koledzy ostatecznie rozwiązali zagadkę „biotwangu”, a swoje odkrycie opisali w „Frontiers in Marine Science”. Podczas prowadzenia badań w pobliżu Marianów – archipelagu pacyficznego położonego w pobliżu Rowu Mariańskiego – naukowcy z NOAA obserwowali 10 razy rzadko widywane fiszbinowce zwane płetwalami Bryde’a (Balaenoptera edeni). Są one trudnymi obiektami do badań, ponieważ zazwyczaj przebywają one z dala od lądów, na otwartych wodach większości oceanów. W dziewięciu przypadkach na dziesięć pojawieniu się wieloryba Bryde’a towarzyszył osobliwy dźwięk. „Jeden raz to przypadek – mówi Allen. – Dwa razy to szczęśliwy zbieg okoliczności. Dziewięć razy zdecydowanie wskazywało na płetwala Bryde’a jako autora odgłosu”.

Po zidentyfikowaniu źródła dźwięku naukowcy postanowili przejrzeć archiwa z nagraniami z podwodnych hydrofonów, by dowiedzieć się, gdzie wcześniej zarejestrowano ten konkretny odgłos. Problem w tym, że – jak zauważa Allen – baza danych w NOAA, systematycznie powiększana, zawiera już ponad 200 tys. godzin nagrań. „Tego żaden człowiek, a nie nawet niewielki zespół, nie jest w stanie przeanalizować” – mówi Olaf Meynecke, który prowadzi badania nad wielorybami fiszbinowymi na Griffith University w Australii i nie był zaangażowany w ten projekt.

Wcześniej Allen analizowała dane audio na potrzeby innego projektu. Mówi, że była „oszołomiona” ogromem informacji, przez które musiała się przedzierać. W pewnym momencie jej tata zasugerował: „Może niech to zrobi za ciebie Google”. Allen posłuchała ojcowskiej rady i skontaktowała się z naukowcami z Google’a, a ci, ku jej zaskoczeniu, zareagowali pozytywnie na propozycję współpracy. Udostępnili narzędzia sztucznej inteligencji, które znacznie przyspieszyły analizę. Najpierw przekształcili dane audio w obraz zwany spektrogramem, a następnie przeszkolili algorytmy w identyfikowaniu określonych częstotliwości za pośrednictwem programu do rozpoznawania obrazu.

Nowe badanie łączy dźwięk „biotwang” z płetwalami Bryde’a zamieszkującymi zachodnią część północnego Pacyfiku. Dane świadczą, że osobniki należą do odrębnej populacji. Wskazują też, gdzie zwierzęta przebywały w różnych latach i porach roku – wcześniej nie byłoby to możliwe, ponieważ naukowcy nie potrafili rozpoznać różnych populacji tych nieuchwytnych wielorybów. W 2016 roku, po tym jak silne El Nińo zmieniło położenie źródeł pożywienia wielorybów (głównie kryla, sardynek i sardeli), wiele „biotwangów” zarejestrowano w pobliżu północno-zachodniej części Hawajów, gdzie płetwale Bryde’a zapuszczają się tylko w określonych warunkach klimatycznych. Najwyraźniej szlaki migracji tych wielorybów są w dużym stopniu uzależnione od tego, gdzie zlokalizowany jest ich pokarm, który z kolei jest wrażliwy na zmiany w środowisku.

Harrell zauważa, że gdy naukowcy dowiedzą się, dokąd i kiedy migrują te wieloryby, wówczas „modele sztucznej inteligencji będą mogły połączyć te dane z czynnikami klimatycznymi i środowiskowymi”. To pomoże w ochronie tych stworzeń. „Ponieważ zmiany klimatyczne się nasilają, a El Nińo i jego przeciwieństwo, czyli La Nińa, reagują na tę ewolucję klimatu, być może wieloryby będą musiały podróżować dalej i ciężej pracować, by zdobyć odpowiednią ilość pożywienia” – mówi Allen.

Metoda identyfikacji, po którą sięgnęli autorzy badań, nie jest doskonała. „Algorytmy mogą wyszukiwać tylko te częstotliwości, które znają” – zauważa Meynecke. Wokalizacje wielorybów fiszbinowych zmieniają się w czasie oraz pomiędzy populacjami. Ponieważ jednak dostęp do narzędzi informatycznych jest otwarty, skorzystać z nich mogą także inni naukowcy zainteresowani mową wielorybów. „Wciąż jesteśmy w znacznym stopniu odizolowani od akustycznej różnorodności podwodnego świata. Dobrze byłoby to zmienić” – mówi Meynecke.