IA e animali?

La comunicazione animale può sembrare sorprendentemente familiare. Richiami diversi possono segnalare urgenza, attirare l'attenzione o manifestarsi in particolari situazioni sociali.

Dato che l'intelligenza artificiale è ormai in grado di elaborare vaste raccolte di registrazioni, i ricercatori hanno iniziato a chiedersi se le macchine possano andare oltre il semplice riconoscimento dei suoni e arrivare a determinare il significato di tali segnali. Uno studio recente suggerisce che questo compito sia molto più complesso del semplice addestramento di un sistema di IA a classificare i suoni in gruppi.

I pattern sonori non coincidono con il significato

I sistemi di intelligenza artificiale sono particolarmente abili nell'individuare pattern all'interno di ampi set di dati. Quando i ricercatori forniscono delle registrazioni, un modello è in grado di confrontare parametri quali l'intonazione, la tempistica, la frequenza e altre caratteristiche difficili da cogliere a orecchio.

Il problema è che la somiglianza acustica non sempre corrisponde a un significato comunicativo. Due suoni simili tra loro possono assolvere funzioni diverse, mentre suoni nettamente differenti possono veicolare informazioni analoghe. Classificare i segnali in base alle loro caratteristiche acustiche può dunque restituire un quadro incompleto del funzionamento della comunicazione. Questa distinzione è particolarmente rilevante nello studio degli animali, poiché i ricercatori non possono semplicemente chiedere all'emittente quale sia il significato di un determinato suono.

Un test basato sulle vocalizzazioni dei bambini piccoli

Alcuni ricercatori dell'Università di Tel Aviv e di istituti partner hanno affrontato questa sfida analizzando le vocalizzazioni di bambini piccoli che non avevano ancora sviluppato pienamente la capacità di parlare. Ciò ha offerto un'opportunità di ricerca insolita, in quanto è stato possibile valutare il significato inteso dei suoni in modo più diretto rispetto a quanto avvenga nella comunicazione animale.

Le registrazioni documentavano diverse situazioni, tra cui stati di disagio, il richiamo di un genitore specifico e la richiesta di cibo. I ricercatori hanno quindi confrontato diversi metodi di analisi delle registrazioni. Un approccio si basava sull'analisi acustica tradizionale, mentre sono stati testati anche due sistemi di deep learning: un modello era stato addestrato utilizzando vocalizzazioni animali, l'altro sulla voce umana.

L'IA potrebbe non cogliere il messaggio

A volte i modelli raggruppavano suoni con significati diversi. In altri casi, separavano suoni destinati a comunicare la stessa cosa. Un'altra difficoltà riguardava le sequenze. Una serie di vocalizzi può variare in intensità o urgenza, e gli esseri umani sono in grado di riconoscere naturalmente tale progressione; i modelli testati, invece, non riuscivano a cogliere questa differenza in modo affidabile.

I risultati suggeriscono che l'identificazione di caratteristiche acustiche ricorrenti è solo una parte della comprensione della comunicazione. Una macchina può riconoscere che due suoni condividono delle caratteristiche senza sapere quale significato essi abbiano per l'individuo che li riceve. Tale distinzione è fondamentale quando l'obiettivo è studiare la comunicazione animale, anziché limitarsi a classificare delle registrazioni.

L'importanza del contesto

Comprendere un segnale comunicativo richiede di andare oltre il suono in sé. I ricercatori devono prendere in considerazione cosa stesse accadendo al momento dell'emissione del segnale, chi lo abbia ricevuto e cosa sia successo successivamente. Le osservazioni comportamentali possono fornire indizi importanti.

Gli esperimenti controllati di riproduzione sonora consentono di approfondire l'analisi, permettendo agli scienziati di far ascoltare un suono a un altro individuo e di osservarne la reazione. In alcuni contesti di ricerca, anche le informazioni sull'attività del sistema nervoso possono contribuire a comprendere come i segnali vengano percepiti.

Questo approccio riconosce che la comunicazione è un processo bidirezionale. L'emissione di un suono rappresenta solo una parte dell'interazione; la risposta del ricevente può fornire indicazioni sul fatto che il segnale svolga una specifica funzione.

L'IA svolge ancora un ruolo importante

I risultati ottenuti non implicano che l'intelligenza artificiale abbia scarso valore nella ricerca sulla comunicazione animale. Tutt'altro: l'IA è in grado di elaborare enormi quantità di dati audio e di individuare schemi che risulterebbero difficili da rilevare manualmente per i ricercatori. Il suo ruolo, tuttavia, potrebbe rivelarsi più utile come strumento per formulare e verificare ipotesi scientifiche, piuttosto che come traduttore automatico.

Un modello potrebbe identificare uno schema sonoro ricorrente associato a una situazione specifica. I ricercatori potrebbero quindi verificare se tale relazione si mantenga costante tra diversi individui e circostanze. Se esperimenti controllati dovessero produrre risposte coerenti, la fiducia nell'interpretazione ne uscirebbe rafforzata.

La sfida futura

Lo studio, pubblicato sulla rivista *Current Biology*, mette in luce una questione fondamentale che caratterizza i tentativi di decodificare la comunicazione animale: comprendere un segnale richiede di sapere come esso venga percepito dal ricevente, e non semplicemente come appaia o suoni a una macchina. Questo principio potrebbe orientare la ricerca futura su uccelli, balene, pipistrelli e altre specie.

Disporre di dataset più ampi sarà certamente d'aiuto, ma le registrazioni necessitano anche di un contesto significativo. Informazioni su comportamento, ambiente circostante, interazioni sociali e risposte possono rendere i dati molto più ricchi di informazioni.

È probabile che la ricerca futura si basi sulla combinazione dell'intelligenza artificiale con studi comportamentali dettagliati ed esperimenti controllati. Tale approccio potrebbe aiutare gli scienziati ad avvicinarsi alla comprensione della comunicazione animale, senza presumere che ogni suono ripetuto rappresenti un messaggio semplice e universale.