Wer hat nicht schon einmal davon geträumt, mit Tieren sprechen oder sie zumindest verstehen zu können – seien es nun die eigenen Haustiere oder wilde Tiere. Bei letzteren würde es gar den Vorteil bringen, dass man sich aktiver für den Schutz bedrohter Arten einsetzen könnte, wenn man die kommunizierten Bedürfnisse der Tiere verstehen würde. Dementsprechend haben sich die FH St. Pölten und die Akademie der Wissenschaften zum Ziel gesetzt, eine Künstliche Intelligenz (KI) zu entwickeln, die die Laute der Tiere analysiert und deren Bedeutung erkennt.
Stark gefährdete Spezies
Konkret untersucht das Projekt die Kommunikation afrikanischer Savannen-Elefanten. Diese sehen sich seit vielen Jahrzehnten gleich mehreren Bedrohungen ausgesetzt, darunter etwa der Verlust von Lebensräumen sowie der Wilderei, weswegen sie auf der Internationalen Roten Liste als "stark gefährdet" eingestuft werden. Immer noch ist das Elfenbein, das aus den Stoßzähnen der Dickhäuter "gewonnen" werden kann, vielerorts ein Luxusgut, weswegen sie – trotz oft strenger Verbote – gejagt werden. Laut dem WWF werden afrikaweit pro Jahr durchschnittlich 20.000 Tiere der Gattung "Afrikanischer Savannenelefant" von teils schwer bewaffneten, militärisch ausgebildeten Wilderern getötet. Das bedeutet, dass in etwa jede halbe Stunde ein Tier auf grausame Art und Weise sterben muss.
Um sich beispielsweise gegenseitig vor Gefahren zu warnen, aber auch zu sonstigen sozialen Interaktionen nutzen Elefanten spezielle Rufe. Auch wenn es für einen Laien gar nicht so klingen mag, ist die Vielfalt der Rufe tatsächlich so groß, dass Forscher:innen bisher Schwierigkeiten hatten, die Kommunikationsmuster der Tiere zu entschlüsseln. "Die Tiere verfügen über ein breites Spektrum an Lauten, wie etwa das gut bekannte Trompeten. Der am häufigsten verwendete Lauttyp ist der tieffrequente Rumble, dessen Grundfrequenz bis in den Infraschallbereich reicht", erklärt Angela Stöger, Projektleiterin und Leiterin des Bereichs Mammal Communication an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.
Künstliche Intelligenz als Schlüssel
Um endlich einen Schritt nach vorn in der Laut-Forschung zu machen, verwendet man im aktuellen Projekt ein eigens entwickeltes KI-Programm, womit akustische Signaturen in der Kommunikation gefunden werden sollen, die Rückschlüsse auf ein bestimmtes Verhalten geben. Dabei verfolge man einen völlig neuen Ansatz in der Bioakustik, wie Matthias Zeppelzauer, Leiter der Forschungsgruppe Media Computing am Institut für Creative\Media/Technologies der FH St. Pölten, erklärt. "Basierend auf Hypothesen über die Bedeutung von Lauten, die durch KI-basierte Datenanalyse gebildet werden, synthetisieren wir Elefantenlaute, welche unterschiedliche Bedeutungen für die Elefanten haben sollen. Diese Laute spielen wir dann in Playback-Experimenten Elefanten im Freiland vor. Über die beobachteten Reaktionen der Elefanten können wir unsere Hypothesen prüfen."
Wenn sich dieser Ansatz als erfolgversprechend herausstellt, dann würde das völlig neue Möglichkeiten für die datengetriebene Analyse von Tierkommunikation eröffnen, so der Experte. Für die Analyse wird übrigens einer der größten bestehenden Datensätze an Elefantenlauten, die in freier Wildbahn aufgenommen wurden, verwendet.
KI immer beliebter für Tierforschung
Das Erforschen der Sprache der Elefanten würde nicht nur dabei helfen, sie zu schützen, sondern würde auch Einblicke in die Wahrnehmung, das Verhalten und die Populationsdynamik liefern. Auch bei anderen Spezies wurden bereits KI-Methoden eingesetzt, um deren Kommunikation zu erforschen, darunter etwa Pottwale oder Zebrafinken.
"Wir wenden KI nicht nur an, um anhand der Laute auch das Alter, das Geschlecht, den sozialen Status des Tieres und Dialekte von Gruppen zu erkennen, sondern nutzen KI, um neue Muster in den akustischen Daten zu identifizieren, die Informationen kodieren. Das soll uns helfen, zu verstehen, wie Elefanten Bedeutung und Inhalt kommunizieren", so Zeppelzauer.
www.fhstp.ac.at
www.oeaw.ac.at
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