鸟儿唱歌像人类说话？它们的“语言”背后竟有这样的秘密
鸟儿唱歌像人类说话？它们的“语言”背后竟有这样的秘密
鸟儿的鸣叫声是否蕴含着独特的“语言”？来自宾夕法尼亚州立大学的最新研究揭示了鸟类鸣叫与人类语言惊人的相似性。通过模拟鸟鸣的结构，研究人员开发了一种新的统计学方法，不仅描绘了鸟儿鸣唱音节的过渡过程，更为理解语言在大脑中的运作机制提供了新的视角。
鸟鸣与人类语言的相似性
我们都知道，鸟儿在树林里、在公园里经常会发出各种各样的叫声。这些叫声到底有些什么含义呢？其实，许多鸟类的叫声，尤其是像孟加拉雀（Bengalese finches）这种鸟，它们的叫声是很有规律的，甚至可以说有点像我们的人类语言。它们的鸣叫就像我们说话时会用不同的词语、语法来表达不同的意思一样，也有着一定的结构和规则。
比如，我们讲一个句子时，词语的顺序、语法结构很重要。同样，孟加拉雀的鸣叫也是由一个个“音节”组成的，每个音节的排列和组合也有一定的顺序和规律。而且，科学家们发现，孟加拉雀的这些音节之间的过渡，不仅仅是随机的，它们还受到前后文的影响。这就像我们说话时，有些词语或句子会因为上下文的不同而发生变化一样。这个现象叫做“上下文依赖性”。
研究方法：部分可观察马尔可夫模型
科学家们使用了一种叫做“部分可观察马尔可夫模型”（POMM）的方法，来研究孟加拉雀的鸣叫。这种模型原本是用来研究一些有规律的事件序列的，比如语言、鸟鸣，甚至是一些行为的动作序列。
什么是“马尔可夫模型”呢？大家可以理解成，它是一个用来预测事物发生概率的工具。比如，如果你知道前一个词语或音节，你就能通过这个模型预测出下一个最可能出现的词语或音节。这个模型能够帮助科学家们理解鸟儿鸣叫时，哪些音节是更可能跟随在其他音节后面的。
但这项研究的不同之处在于，科学家们并没有仅仅使用传统的马尔可夫模型，而是引入了“部分可观察”这一概念。什么意思呢？就是在这种模型中，音节并不是直接关联到单一的状态，而是可以与多个状态关联。换句话说，孟加拉雀的同一个音节可能会出现在不同的情境下，产生不同的过渡模式，这就是“上下文依赖性”所体现的地方。
听觉反馈的重要性
除了模型和音节的上下文依赖性外，研究人员还发现，听觉反馈在孟加拉雀的鸣叫中起到了至关重要的作用。换句话说，孟加拉雀不仅仅是在“随机”唱歌，它们的鸣叫是有计划的，并且会根据它们听到自己的声音来调整。
为了进一步验证这一点，研究人员对一些孟加拉雀进行了“听力丧失”处理——也就是说，让它们暂时听不见自己的鸣叫。结果发现，这些失去听力的鸟儿在鸣叫时，音节之间的过渡变得更加随意、混乱，几乎没有了原本的上下文依赖性。换句话说，听觉反馈对于它们保持鸣叫的结构和规律非常重要。没有听觉反馈，它们的鸣叫就失去了原有的“逻辑”和“条理”。
这项发现不仅让我们更好地理解了鸟类如何利用自己的声音进行沟通，还为我们了解人类语言的产生大脑处理语言的方式提供了新的思路。毕竟，语言的学习和运用，在很大程度上也是依赖于听觉反馈的。
研究意义
这项研究告诉我们，语言可能并不像我们想象的那样独特，许多动物也在用类似的方式，通过大脑中的神经机制来组织和生成它们的“语言”。从这项研究带来的新启示来看，宾夕法尼亚州立大学的物理学副教授金德哲（Dezhe Jin，音译）表示：“尽管鸟歌远比人类语言简单，但它们的音节序列在某些方面的组织方式，与人类语言非常相似。因此，鸟类可以成为研究语言神经生物学的良好模型。”
这项研究的核心，就是如何通过分析鸟鸣的音节序列，探索鸟类如何在大脑中组织和生成这些声音。换句话说，这项研究不仅仅局限于鸟鸣。它提出的部分可观察马尔可夫模型，实际上可以应用于任何一种有序的行为序列，包括人类的语言、动物的行为，甚至机器学习中的某些算法。换句话说，这项技术不仅能帮助我们更好地理解动物的行为，也可能为我们开发出更加智能的人工系统提供一些启示。