האם כל הבולבולים מדברים "באותה שפה"?

האם יכולות להיות "שפות זרות" לציפורים מאותו מין? מחקר ישראלי שנעזר בכלים חדשניים של בינה מלאכותית מתחיל לענות לראשונה על השאלה - והתשובה מרתקת

בולבול

השאלה

האם כל ציפורים ממין מסוים מצייצות ומתקשרות "באותה שפה"? או שאולי יכולות להיות "שפות זרות" (כמו צרפתית ועברית) ללהקות ציפורים שונות מאותו המין בדיוק? במילים אחרות, האם ציפורים מאותו מין יכולות תמיד לתקשר ביניהן בקלות גם אם נולדו וגדלו בלהקות שונות באזורים מרוחקים? או שיש לפחות ציפורים מסוימות שיש להן, כמו לבני אדם, אוצר מילים מקומי, שאיננו ביולוגי-אוניברסלי? האם שפת הציוצים תמיד מקודדת בגנים של הציפורים, או שהיא עניין תרבותי שמשתנה בין להקות ציפורים שונות מאותו מין? 

סביר להניח שבני אדם שאלו את עצמם את השאלות האלה כבר לפני אלפי שנים, אם לא קודם. עם זאת, ייתכן שבגלל מגבלות התפיסה שלנו (כגון חוש השמיעה, חוש הזמן, זיכרון) לא היה כלל באפשרותנו לבדוק זאת ולענות על כך עד היום. צפרים וחוקרי ציפורים לאורך ההיסטוריה ניסו להמציא שיטות שונות ומשונות כדי לתעתק בכתב במדויק ציוצי ציפורים כדי שיהיה אפשר לאסוף (על ידי אנשים שונים) ולנתח כמויות גדולות מהם ניתוח מדעי - אבל ללא הצלחה. בני אדם כנראה פשוט לא מסוגלים לשמוע מספיק טוב, לתעתק מספיק מדויק - וגם לא (אם תיאורטית שתי הבעיות הללו היו נפתרות) לנתח ולהשוות בין כל כך הרבה קריאות (שנשמעות לאוזנינו כה דומות) בצורה שיטתית ותקפה. אפילו המצאת מכשירי ההקלטה לא הספיקה כדי לחולל שינוי מספיק, בהיעדר יכולת לנקות ולבודד את הציוצים, למיין אותם ובוודאי להשוות ביניהם במספרים גדולים. 

שני בולבולים

רק מחקרים מהשנים האחרונות, שנעזרים באלגוריתמים חדשניים של בינה מלאכותית (AI) לשם זיהוי, ניקוי, ניתוח והשוואת הקולות - מתחילים לראשונה לענות על השאלה עתיקת היומין הזו אודות "שפת הציפורים". 

התשובה

כדי להוכיח שלא כל העורבים שחורים - מספיק להראות עורב לבן אחד. בדומה, כדי להוכיח שציפורים מאותו מין לא דוברות תמיד "שפה" אוניברסלית אחת - מספיק להדגים מקרה אחד שכזה. ובשביל זה מספיק להכיר את ממצאי המחקר המרתק של איה מארק (ושותפיה) מהאוניברסיטה העברית על ציפורי בולבול בישראל. 

מארק תיעדה והקליטה מאות שעות של תקשורת קולית במספר להקות ציפורי בולבול צהוב שת בירושלים ובצפון הארץ (באגמון החולה ובקיבוץ יפתח). ציפורי הבולבול צהוב השת נבחרו כי אלה ציפורים נפוצות מאוד בישראל, שקל לאתר ולתעד במגוון בתי גידול. בנוסף, יש לבולבולים מערכת תקשורת קולית מורכבת עם רפרטואר גדול שמשמש את שני המינים, ולאורך כל השנה (ולא רק זכרים בעונת החיזור, למשל). 

מפה מחקר בולבולים מקומות מחקר אגמון החולה ירושלים

לצורך המחקר פותחה מערכת זיהוי וניתוח אוטומטית המבוססת על אלגוריתמים לעיבוד קולות ולמידה עמוקה ("Deep learning", רשת נוירונים) שיכולה לעבד ולנתח כמויות גדולות של נתונים בלי הטיה אנושית. בעזרת כלי ה"בינה המלאכותית" החדשים הצליח המחקר לנתח ציוצים, להגדיר את היחידות הווקאליות השונות בהם, ולזהות את הדמיון והשוני בין אינספור ציוצים.

למידה עמוקה מתוך אחד התרשימים במאמר

התקשורת הקולית של הבולבול מורכבת משתי רמות שקיימות גם בתקשורת קולית הבסיסית של בני אדם: מילים והברות. הברות הן יחידות הבסיס שמהן מורכבות המילים.

הברה מילה ספקטרוגרמה

בשלב ראשון, המחקר הצליח להראות ש:

    • לכל להקה יש אוצר מילים של יותר מ-30 מילים
    • יש כמה הברות בסיסיות שמשולבות בתוך מילים שונות
    • הברה מסוימת מופיעה לרוב במספר מילים שונות
    • יש חשיבות לסדר ההברות במילה, ולא רק לצירופן יחד
אוצר המילים של בולבולים ירושלמים לפי המחקר: 1,418 מילים מוקלטות, כשכל צבע מסמן מילה שזוהתה כמילה מסוימת נבדלת. המשמעות - להקות בולבולים ירושלמיות משתמשות לפחות ב-20 מילים קבועות שחוזרות על עצמן.
אוצר המילים של בולבולים ירושלמים לפי המחקר: 1,418 מילים מוקלטות, כשכל צבע מסמן מילה שזוהתה כמילה מסוימת נבדלת. המשמעות - להקות בולבולים ירושלמיות משתמשות לפחות ב-20 מילים קבועות שחוזרות על עצמן.

בשלב השני, המחקר הצליח לגלות ש:

  • חלק מאוצר המילים של להקה מסוימת דומה לזה של להקות אחרות וחלקו - ייחודי. 
  • ההבדל בין השפות גדל עם המרחק: אין כמעט שום חפיפה בין אוצר המילים הירושלמי לזה הצפוני, בעוד שיש הבדלים ניכרים אפילו בין אוצרי המילים של בולבולים באגמון החולה ושל בולבולים בקיבוץ יפתח הסמוך. המרחק הגיאוגרפי משקף (כנראה מייצר) מרחק לשוני.
  • ההברות שמהן מורכבות המילים - דומות מאוד או אפילו חופפות.  

מארק משערת שההברות הן תוצר של הגנטיקה של הבולבולים, נגזרות ישירות (או כמעט ישירות) של התכונות הפיזיות שלהם, ולכן הן משותפות בין האוכלוסיות השונות; בעוד שהמילים הן גמישות יותר, ונוצרות כתוצאה של למידה חברתית ("חדשנות") ולכן משקפות תרבות מקומית

מימין: השוואה בין מילים של בולבולים מאגמון החולה (בצבע אדום) לבין המילים שלהם בירושלים (בצבע ירוק) מראה שכמעט ואין חפיפה ביניהן - כלומר יש אוצר מילים שונה לכל אוכלוסייה.. משמאל: השוואה בין הברות מאגמון החולה (בצבע כחול) לבין הברות מירושלים (בצבע צהוב) מגלה דמיון רב ואפילו חפיפה בין ההברות המושמעות באזורים השונים.
מימין: השוואה בין מילים של בולבולים מאגמון החולה (בצבע אדום) לבין המילים שלהם בירושלים (בצבע ירוק) מראה שכמעט ואין חפיפה ביניהן - כלומר יש אוצר מילים שונה לכל אוכלוסייה.. משמאל: השוואה בין הברות מאגמון החולה (בצבע כחול) לבין הברות מירושלים (בצבע צהוב) מגלה דמיון רב ואפילו חפיפה בין ההברות המושמעות באזורים השונים.

מארק מסכמת: 

״לבולבולים יש תרבות מקומית שבאה לידי ביטוי בשפה מורכבת וברפרטואר ייחודי שמאפיין כל אוכלוסייה״. 

בשורה התחתונה

אוצר המילים של לפחות חלק מהציפורים, כמו בולבולים צהובי-שת - הוא נלמד, ממש כמו בשפות אנושיות שונות, כמו עברית וצרפתית. ההברות מהן מורכבות מילים בצרפתית ובעברית אמנם אינן אותן הברות בדיוק, אך הן דומות למדי בחלקן, בוודאי יותר מאשר המילים, כי הן מבוססות (ומוגבלות) על ידי המבנה הפיזי של הפה והלשון ומיתרי הקול האנושיים.

בעתיד ננסה לבחון עד כמה נפוצה התופעה של שפות שונות גם בקרב מינים נוספים של ציפורים - ואפילו יונקים וחיות מסדרות אחרות. נבחן גם מה קורה לחיה - דולפין למשל - שגדלה או שוהה (מסיבות ונסיבות שונות, חלקן טבעיות ושגרתיות לחלוטין) בקרב בני מין שונה - כמו לווייתנים - וכיצד נראות המקבילות החייתיות של תופעות כגון רכישת שפה נוספת או "מבטא" אצל בעלי חיים ממינים אחרים. 

בינתיים כולנו יכולים להנות משירת הציפורים - ואפילו ממקצת נפלאות הבינה המלאכותית המפענחת אותה, למשל באמצעות הורדת האפליקציה החינמית "מרלין" (שפותחה ע"י אוניברסיטת קורנל) לזיהוי ציפורים לפי ציוצים ("שזאם ציפורים").