8 دقیقه
تحقیقات تازهای از موزه تاریخ طبیعی برلین (Museum für Naturkunde) و دانشگاه ناپل فدریکو دوم نشان میدهد که خرخر گربه نشانهای صوتی پایاتر و قابلاطمینانتر برای تمایز هویت فردی گربهها نسبت به میو کردن است. در حالیکه «میو»ها بسته به موقعیت و مخاطب تغییرات چشمگیری دارند، خرخرها نشانههای آکوستیکی ثابتی حمل میکنند که بهطور قابلاطمینانی یک گربه را از دیگری متمایز میسازند.
چگونه پژوهشگران خرخر و میو را رمزگشایی کردند
تیم پژوهشی از آرشیو صوتی حیوانات در موزه تاریخ طبیعی برلین استفاده کردند و با بهکارگیری ابزارهایی که ابتدا برای تشخیص گفتار خودکار انسانها توسعه یافته بود، صدای صدها نمونه خرخر و میو را تحلیل کردند. روشهای بیواکوسیتیک (بیواکواستیک) به محققان امکان داد ویژگیهای کمّی صوت—مانند فرکانس بنیادی، طیف فرکانسی، ریتم، ساختار زمانی و نمایههای طیف-زمانی—را از نواهای ضبطشده استخراج کنند.
بهجای تکیه بر شنیدن ذهنی و قضاوت انسانی، پژوهشگران دقت تطبیق صدا با هویت فردی را با مدلهای کامپیوتری سنجیدند؛ به این معنی که تنها با تکیه بر ویژگیهای آکوستیکی استخراجشده، مدل باید هر نمونه صوتی را به گربه صحیح ربط میداد. هرچند هر دو نوع آوای خرخر و میو دارای امضاءهای فردی بودند، اما خرخرها بهطور مداوم دقت شناسایی بالاتری نشان دادند. بهعبارت دیگر الگوی ریتمیک و فرکانس پایین خرخر، انگشتنگاری صوتی پایدارتری نسبت به میوهای متغیر فراهم میکند.
در فرایند تحلیل، پژوهشگران از شاخصهای آماری و الگوریتمهای یادگیری ماشین مانند جنگل تصادفی (Random Forest)، ماشینهای بردار پشتیبان (SVM) و شبکههای عصبی ساده برای طبقهبندی و ارزیابی استفاده کردند. ارزیابیها شامل روشهای اعتبارسنجی متقابل (cross-validation)، بررسی ماتریس درهمریختگی (confusion matrix) و محاسبه معیارهایی مانند دقت، یادآوری و امتیاز F1 بود. نتایج نشان دادند که پارامترهای مرتبط با نوسان فرکانس، پهنای باند انرژی و الگوی زمانی در خرخرها پایاتر و اختصاصیتر هستند.
علاوه بر ویژگیهای کلاسیک، محققان از نشانگرهای پیشرفتهتری مانند ضریبهای MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficients)، انرژی باندی و ویژگیهای حامل/مدولاسیون برای توصیف دقیقتر بافت صوتی بهره بردند. این رویکرد چندلایه به تحلیل جزئیاتِ ساختار صوتی کمک کرد و نشان داد که امضای صوتی هر گربه در خرخرش بهطور مداوم قابلتشخیص است، حتی وقتی ثبتها در موقعیتهای متفاوت یا با تجهیزات مختلف انجام شده باشند.
نتایج دادهها چه چیزی را نشان داد
- خرخرها دارای الگوی استریوتایپ و فرکانس پایین بودند و هر گربه نمایه صوتی مشخص و ثابتی نشان داد.
- میوها درون همان فرد بسیار متغیر بودند و بسته به انگیزه، زمینه رفتاری و تعامل با انسان تغییر میکردند.
- با استفاده از روشهای تطبیق مبتنی بر یادگیری ماشینی، خرخرها انتساب هویتی قابلاعتمادتر و پایدارتری نسبت به میوها ارائه دادند.
«انسانها اغلب روی میوها تمرکز میکنند زیرا گربهها آنها را بهطور مستقیم به ما میفرستند»، این سخن را دانیللو روسو، نویسنده اول مقاله (بهصورت پارافرایز شده) بیان کرده است. اما وقتی ساختار آکوستیکی با دقت بررسی شد، خرخری که الگوی ریتمیک مشخصی دارد بهعنوان شاخصی بهتر برای شناسایی افراد ظاهر شد. آنا شیلد، یکی از نویسندگان همکار، یادآوری میکند که خرخر اغلب در موقعیتهای تماس اجتماعی آرام—مانند نوازش یا تعامل مادر و بچه—رخ میدهد؛ موقعیتهایی که در آنها نشانههای هویتی واقعاً مفید و ضروریاند.
در کنار شواهد آماری، تحلیل صوتی نشان میدهد که ثبات ویژگیهای موج مکالمهای در خرخر ممکن است به علت عملکردهای بومشناختی و اجتماعی آن باشد؛ مثلاً علامتدهی راحتی، تقویت پیوند مادر-بچه و علامتهای ارتباطی نزدیکی که نیازمند تداوم و قابلتشخیص بودن هستند. این جنبهها باعث میشوند که خرخر بهعنوان یک «شناسه صوتی» طبیعی عمل کند.
تحلیلهای تکمیلی همچنین نشان داد که حتی در اندازهگیریهای با نویز زمینهای متوسط، مولفههای پایینفرکانسی و الگوهای تناوبی خرخر پایدارتر از مولفههای فرکانس بالای میو هستند؛ این موضوع اهمیت انتخاب ویژگیهای مناسب در پروژههای بیواکواستیک و توسعه سامانههای شناسایی صوتی حیوانات را برجسته میسازد.
اهلیشدن چگونه انعطافپذیری آوایی گربهها را بازآرایی کرد
برای قرار دادن تفاوتهای آوایی در بستر تکاملی، پژوهش مقایسهای انجام شد: میوهای گربهٔ اهلی با میوهای پنج گونه گربهٔ وحشی مقایسه گردید—گربه وحشی آفریقایی، گربه وحشی اروپایی، گربه جنگلی، یوزپلنگ (cheetah) و کوگر—و نتایج نشان داد که گربههای اهلی میوهای بسیار متنوعتری تولید میکنند نسبت به خویشاوندان وحشیشان. این الگو بهخوبی نشان میدهد که زندگی در کنار انسانها انتخابی معنادار برای انعطافپذیری صوتی فراهم آورده است.
در محیطهای انسانی، گربهها با طیف گستردهای از روالها و پاسخها روبهرو میشوند: انواع صداها و واکنشهای مختلف از سمت افراد گوناگون، نیاز به ابراز نیازها و جذب توجه را افزایش میدهد. همین تنوع محرکها باعث شده که انعطاف در میو کردن—یعنی استفاده از آواها، لحنها و الگوهای مختلف برای طلب غذا، توجه یا اهداف دیگر—به یک ویژگی تطبیقی تبدیل شود که تحت فشار انتخاب ناشی از همزیستی با انسان رشد کرده است.
از سوی دیگر، خرخرها پابرجا و استریوتایپ باقی ماندند؛ احتمالاً چون عملکردهای اساسی آنها—ارسال علامت آسایش، تحکیم پیوند مادر-بچه و فراهم آوردن نشانههای اجتماعی در تماس نزدیک— از تداوم و قابلشناختی سود میبرند. پایداری این سیگنالها کمک میکند که در موقعیتهای اجتماعی نزدیک، دریافتکننده بتواند با اتکا به خصیصههای صوتی، هویت فرستنده را تشخیص دهد.
این نتایج تصویر ما از ارتباطات آوایی گربهها را پالایش میکند: خرخرها بهعنوان یک شاخص هویتی قابل اتکا در بافتهای اجتماعی نزدیک عمل میکنند، درحالیکه میوها بیشتر بهعنوان ابزارهای سازگارِ مذاکره و درخواست در محیطهای تحت تسلط انسان کاربرد دارند. علاوه بر این، مطالعه نشان میدهد که چگونه ابزارهای تشخیص گفتار و روشهای بیواکواستیک میتوانند رفتار و مسیرهای تکاملی حیوانات را روشن سازند و پنجرهای جدید به فهم ارتباطات حیوانی بگشایند.
از منظر تکاملی-رفتاری، میتوان اینگونه استدلال کرد که استفاده از سیگنالهای صوتی پایدار برای شناسایی فردی و استفاده از سیگنالهای انعطافپذیر برای نفوذ در دنیای انسانها هر دو مزایای بقا و تولیدمثلی داشتهاند؛ هر یک در زمینه و موقعیتی که برایشان مطلوب بود انتخاب شدهاند.
پیامدها برای صاحبان حیوانات، پژوهش و فناوری
برای صاحبان گربه و توسعهدهندگان فناوری حیوانات خانگی، این مطالعه افقهای عملی متعددی باز میکند. نشانههای هویتی آکوستیکی موجود در خرخر میتوانند در اپلیکیشنها یا دستگاههای آینده برای پایش وضعیت سلامت فردی، ردیابی سطح استرس یا شخصیسازی سامانههای تغذیه خودکار مورد استفاده قرار گیرند. بهعنوان مثال، تحلیل مداوم خرخرها میتواند الگوهای نرمال هر گربه را تعریف کند و هر گونه انحراف را بهعنوان علامتی از درد، اضطراب یا تغییرات فیزیولوژیک هشدار دهد.
برای محققان، ترکیب کتابخانههای صوتی بایگانیشده بزرگ با روشهای شنیدن ماشینی (machine listening) مسیری مقیاسپذیر برای مطالعه ارتباطات حیوانی در گونههای مختلف فراهم میکند. این دست از تحقیقات میتواند به ساخت پایگاهدادههای صوتی استاندارد، توسعه مدلهای بوکمارک شده هویتِ صوتی و ایجاد شاخصهای سلامت رفتاری منجر شود.
از منظر فناوری مصرفی، سناریوهای ممکن عبارتند از: کالرها یا وسایلی که خرخر را ثبت و آنالیز میکنند، اپلیکیشنهایی که الگوهای هویتی را یاد میگیرند و اعلانهایی برای صاحب حیوان ارسال میکنند، یا سیستمهای تغذیه خودکاری که با تشخیص هویت صوتی گربه، وعده غذایی را مطابق ترجیحات فرد تنظیم میکنند. علاوه بر این، این رویکردها میتوانند در پناهگاهها و مراکز نجات حیوانات برای شناسایی سریعتر و مدیریت بهتر حیوانات مفید باشند.
همچنین در حوزه اخلاق و حریم خصوصی حیوانات لازم است بحثهایی صورت گیرد: ثبت و تحلیل مداوم صداهای حیوانات میتواند مزایای فراوانی داشته باشد، اما باید تضمینهایی برای استفاده مسئولانه و دادهمحور فراهم شود تا سوءاستفاده یا برداشت نادرست اطلاعات رفتاری رخ ندهد.
در نهایت، درک نقشهای متفاوت خرخر و میو به ما کمک میکند رفتار گربهها را بهتر تفسیر کنیم: وقتی گربهای میو میکند ممکن است در حال مذاکره، بداههپردازی یا سنجش واکنش باشد؛ اما وقتی خرخر میکند، احتمالاً در حال نشاندادن هویت خود و تقویت پیوند اجتماعی در بافتی آرام و نزدیک است.
این یافتهها همچنین مسیرهای پژوهشی جدیدی باز میکنند: بررسی تغییرات هویتی خرخر در طول عمر گربه، اثرات بیماریها یا درد بر مشخصههای صوتی، و نحوهٔ تأثیرگذاری محیط و تعاملات انسانی بر شکلگیری و تغییر الگوهای آوازی. در مجموع، ترکیب دادههای بایگانیشده، روشهای تحلیل پیشرفته و نگرش تکاملی میتواند چشمانداز تازهای برای فهم ارتباطات صوتی در پستانداران و بهویژه گربهها فراهم آورد.
منبع: scitechdaily
نظرات
جتفلو
خوشم اومد، ولی یه ذره اغراق داره؛ نمونهها از نژادها، سنها و موقعیتهای مختلف بودن؟ دادههاشون رو چطور برچسب زدند، شفاف نیست
مهدی
خلاصه: میو واسه مذاکره با آدمها، خرخر واسه ID اجتماعی، حالا اینو بذارن تو اپ چه مشکلاتی پیش میاد؟
بیونیکس
تو کلینیک دیدم بعضی خرخرها وقتی درد دارن فرق میکنه. یعنی ایده پایش سلامت با خرخر واقعا عملی به نظر میرسه، به شرط مدلهای شخصیسازی شده
توربو
این خوبه اما، سوال جدی: تو محیط شلوغ و با نویز بالا واقعا قابل اعتماد هست؟ دستگاها چقدر مقاومن؟
کوینر
معقوله، میو برای تعامل با آدم لازمه، خرخر برای شناسه فردی؛ منطقیه ولی نیاز به آزمونای بیشتر داره
ردیکس
وااای، یعنی خرخر میتونه کارت شناسایی باشه؟! فکر نمیکردم اینقدر ثابت باشه، جالب و کمی عجیب…😮
ارسال نظر