Пусть дельфины и не разумны в той степени, в какой разумен человек, – это всё же смышлёные создания, понять которых в полной мере нам ещё предстоит. Учёным известно, что дельфины называют друг друга по именам, что они обладают довольно сложной системой коммуникации и даже обучают своих детёнышей использованию орудий труда.

Правда, есть противоположная точка зрения: мол, дельфины на деле откровенно глупы. Но мы будем придерживаться более оптимистичного взгляда.



Джек и Донна пытаются лучше познать дельфинов в ходе непринуждённых игр. Так постепенно они создают библиотеку типичных или повторяющихся звуков. Но вот когда эта библиотека превратится в словарь – точно не скажет никто (фото SpeakDolphin).

Несколько лет назад исследователь дельфинов Джек Кассевиц и его жена Донна основали во Флориде некоммерческую организацию Global Heart.

Эта организация запустила крупный проект по изучению интеллектуальных способностей и языка дельфинов — SpeakDolphin.

Джек записывает сигналы, издаваемые дельфинами в самых разнообразных ситуациях. Он ищет закономерности.

Быть может, важным шагом на этом пути окажется оригинальная технология превращения звука в картинки.

Недавно Кассевиц договорился с британским инженером-акустиком Джоном Стюартом Рейдом (John Stuart Reid) об использовании для расшифровки сигналов дельфинов необычного прибора CymaScope.



CymaScope может быть выполнен в виде ряда модификаций, отличных по некоторому оснащению. Здесь показан самый полный вариант (фото Sonic Age America).

Выпускает его основанная Рейдом компания Sonic Age America. По заверению изобретателя, данный прибор является единственным в мире серийным аппаратом, способным визуализировать звуковое поле.

Нужно пояснить, что, с точки зрения Джона, распространяющийся звук следует рассматривать не просто как волны, а как расширяющийся "голографический" пузырь.

С голографией тут аналогия такая: каждая молекула воздуха, до которой дошли колебания, сама является источником волн и "содержит" всю информацию о звуке.

То есть, поместив в эту точку микрофон, можно восстановить полную пространственную картину распространения звуковых колебаний.

Для звуков с частотой 20 Гц – 20 кГц этот голографический пузырь имеет приблизительно сферическую форму, а вот на более высоких частотах превращается в конус или луч звукового "прожектора", при помощи которого дельфины обнаруживают объекты в воде.



Звуковое поле, формирующееся во время произнесения человеком фраз, похоже на стремительно расширяющийся пузырь с пространственной структурой, имеющей чёткую связь с издаваемыми звуками, – утверждает Рейд (иллюстрация Sonic Age America).

Но тот же самый звуковой луч может служить у дельфинов и средством связи. Всё зависит от характеристик издаваемых щелчков и свистов. Уже ясно, что некоторые из них являются чем-то вроде имён, другая часть – нужна для банальной локации, но отдельная категория – это слова языка.

Причём язык этот дельфины воспринимают не совсем так, как мы. Они скорее видят его слова как картинки, так же как рассматривают предметы в мутной воде благодаря своей эхолокации, полагает американский биолог.



Примеры картин, рисуемых CymaScope. Цвет добавлен для улучшения восприятия. 1 – "Фантазия" Стюарта Уильямса, 2 – альфа-ритм мозга, 3 – 9-я соната Бетховена, а также гармонические колебания разных частот (иллюстрации Sonic Age America).

Вот чтобы увидеть эти картинки-слова, и нужен CymaScope.

В его основе — тонкая мембрана, в которой колебания возбуждаются при помощи звукового излучателя (на него подаётся любая интересующая учёных запись).

Аппарат имеет целую систему устранения резонансных помех. При изготовлении прибора на мембрану подают серию звуковых частот, а встроенные в аппарат акселерометры измеряют отклик. Затем индивидуальный цифровой фильтр конкретного экземпляра CymaScope настраивается так, чтобы подавлять резонансные пики.

Через этот фильтр затем и пропускается звук, прежде чем он попадёт в излучатель и проявится рисунком на мембране. За "проявку" отвечает очень мелкий песок, равномерно рассыпаемый по мембране, либо тонкий слой воды и, конечно, правильное освещение при видеосъёмке (технические детали можно найти в этом PDF-документе).



Принцип работы CymaScope. Интересно, что для расширения экспериментальных возможностей прибора его изготовители предусмотрели произвольную настройку фильтров – машинка подсоединяется через USB-порт к компьютеру. При этом одним щелчком мыши в любой момент можно вернуть настройки модуля обработки звука к заводским параметрам (иллюстрация Sonic Age America).

Таким образом, отмечает создатель аппарата, на изображении с камеры, установленной над мембраной, проявляется звуковое поле. Оно очень близко к тому, что имеется в естественных условиях.

Эти картинки называются "симаглифы" (CymaGlyphs).

Они, как уверяет британский исследователь, довольно точно отражают распределение энергии звуковых колебаний в пространстве. А значит, применительно к дельфинам могут служить чем-то вроде поперечных разрезов их звуковых лучей.



"Луч", генерируемый дельфинами, может служить как средством локации, так и связи (иллюстрация с сайта reuters.com).

Раньше биологи изучали свисты дельфинов в одном измерении – просто строили амплитудно-частотные характеристики. Теперь же впервые, радуется Кассевиц, мы можем посмотреть на разговоры дельфинов "в объёме".

Джек запланировал серию опытов с дельфинами. Он намерен при помощи высокоточной аппаратуры записать звуки, которые дельфины издают, сталкиваясь с различными объектами и обсуждая эти объекты с сородичами.

Первые эксперименты уже дали результаты – учёные обнаружили визуальное отличие в звуках, издаваемых взрослыми дельфинами и детёнышами.

Но это – лишь начало долгой работы: анализируя визуальные образы звуков, Кассевиц намерен ни много ни мало разобраться с базовой лексикой дельфинов.



Слева: симаглиф, отражающий голос взрослого дельфина. Справа: детёныш зовёт свою маму (иллюстрация SpeakDolphin).

Рейд сравнил данную задачу с расшифровкой египетских иероглифов, а симаглифы – с розеттским камнем, позволившим Шампольону разгадать наконец древние письмена.

Но конечная цель данного проекта куда более впечатляющая, нежели открытие, позволившее когда-то перевести иероглифы древнего Египта. Джек рассчитывает научиться буквально разговаривать с дельфинами на их языке.

Получится или нет – сама попытка уже заслуживает уважения. И тут американец очень рассчитывает на британское изобретение. Ну а Джон, в свою очередь, уверен, что CymaScope пригодится не только для разговора с дельфинами.

При помощи этого аппарата можно анализировать музыкальные произведения. Он может помочь медикам в терапии при нарушении речи и слуха, поскольку даёт пациентам визуальную обратную связь, позволяющую увидеть, корректно ли произносится то или иное слово. CymaScope пригодится и физикам, так как способен работать наглядной моделью целого ряда волновых процессов, протекающих как на молекулярном уровне, так и в масштабе целой Вселенной.

Ну и в понимании языка животных этот аппарат способен стать хорошим подспорьем, поскольку раскрывает в давно известных звуках дополнительное измерение.



11 января 2009

membrana

www.membrana.ru