Wat bultruggen ons kunnen leren over vreemde talen

Hoe herken je een potentiële vreemde taal, in twee stappen.

Decennia lang luistert een groep onderzoekers die op zoek zijn naar buitenaards leven geduldig naar de kosmos. Vanuit hun hub bij het SETI Institute (ook bekend als de Search for Extraterrestrial Intelligence) in Mountain View, Californië, zoeken de onderzoekers naar een signaal, een radio-uitzending, van een buitenaardse soort.

Hoewel er een aannemelijk wetenschappelijk geval dat er ergens anders leven zou kunnen bestaan, kan het heel lang duren voordat we iets ontdekken. En in de tussentijd is er een belangrijke vraag die ze moeten oplossen: hoe kunnen we een vreemde taal herkennen als we geen idee hebben hoe het klinkt? Hoe kunnen we er zeker van zijn dat het signaal dat we ontvangen een taal is en niet zomaar wat willekeurige ruis?



Dit zijn de grote vragen Laurance Doyle , een onderzoekswetenschapper bij SETI, is toegewijd aan het beantwoorden. Hij gelooft dat het mogelijk zal zijn om een ​​vreemde taal als taal te herkennen. En hij baseert dat geloof op zijn studies over hoe dieren op aarde met elkaar communiceren. Werkelijk.

Volgens Doyle zijn er twee hoofdstappen om erachter te komen of communicatie van buitenaf een taal is. Het enige dat nodig is, is enige kennis van een tak van wiskunde die informatietheorie wordt genoemd. Onlangs heeft Doyle me erdoorheen geleid.

Stap 1: Volgt de communicatie een speciaal patroon dat de wet van Zipf wordt genoemd?

Heb je ooit een bultrug horen zingen? Het klinkt als dit : piepend, resonerend en buitenaards. Als er een analoge naar buitenaardse communicatie op planeet Aarde is, kunnen het net zo goed walvisliedjes zijn.

Bultruggen zingen om met elkaar te communiceren. Ze zingen om de jacht te vergemakkelijken, om te socializen, enzovoort. Tuimelaars daarentegen maken vrolijk roept elkaar in een pod, en men gelooft dat deze chirps hen helpen als een groep samen te werken.

Wetenschappers weten niet wat deze walvissen en dolfijnen precies tegen elkaar zeggen. Maar ze vermoeden dat wat ze uiten misschien een taal is, omdat het een wiskundig patroon nabootst dat door alle talen op aarde wordt gedeeld.

waarom geloven mensen in religie?

Het patroon heet de wet van Zipf, genoemd naar George Kingsley Zipf, een Amerikaanse taalkundige die leefde in de eerste helft van de 20e eeuw.

Zipf was geïnteresseerd in het uitzoeken welke letters en woorden het meest voorkomen in de Engelse taal, en in alle talen. Hij begon met het analyseren van alle letters die in de roman van James Joyce worden gebruikt Ulysses - het aantal E's, het aantal A's, zelfs alle Q's - zoals Doyle me uitlegde.

Als je de frequentie van de meest voorkomende letters uitzet naar de minst voorkomende letters op een logaritmische schaal (een die exponentieel toeneemt of afneemt), krijg je een eenvoudige negatief hellende lijn, die onder een hoek van 45 graden naar beneden gaat. Het betekent dat onze meest voorkomende letters (E, A) exponentieel vaker worden gebruikt dan onze minst voorkomende letters.

Hetzelfde patroon geldt als je naar woorden kijkt: de meest gebruikte woorden in het Engels - zoals de, a en ik - worden veel vaker gebruikt dan minder gebruikelijke woorden zoals toepasselijk. Dit geldt voor alle andere menselijke talen op aarde.

Waarom?

De wet van Zipf is een weerspiegeling van de zorgvuldige evenwichtsoefening die een taal nodig heeft tussen verscheidenheid en eenvoud. Het laat zien dat taal syntaxis heeft: een consistente manier om de volgorde van woorden te ordenen. We gebruiken gemakkelijke, gewone woorden - lidwoorden, voornaamwoorden, voorzetsels - om de basis van onze taal te leggen. Daarna versieren we het met meer gecompliceerde, specifieke woorden.

In zijn werk, Doyle vondsten dat het gepiep van tuimelaars de wet van Zipf volgt, wat betekent dat wanneer je de individuele geluiden opneemt die ze maken - hun signalen - sommige exponentieel vaker worden gebruikt dan andere. De bultrugwalvissen halen niet helemaal dezelfde verhouding volgens de wet van Zipf, maar ze komen in de buurt. Dit betekent niet dat deze wezens na ons de meest intelligente zoogdieren zijn (hoewel ze dat heel goed kunnen zijn). Maar het is een aanwijzing dat er een complex systeem is, een complex brein, dat hun communicatie animeert.

Over het algemeen heeft Doyle geconstateerd dat de wet van Zipf een noodzakelijk, maar niet voldoende systeem is om de complexiteit in een communicatiesysteem aan te tonen, zegt hij. Het is een zeer snel intelligentiefilter.

Wat betekent dat de wet van Zipf een goede plek zou zijn om te beginnen met luisteren naar ET. Analisten van SETI zouden de patronen van uitzendingen van de buitenaardse bron kunnen analyseren en kijken of sommige signalen exponentieel vaker voorkomen dan andere. Dat zou een grote aanwijzing zijn dat we naar een taal luisteren.

Stap 2: Bevat de communicatie voorwaardelijke kansen?

De wet van Zipf zou niet voldoende zijn om te bepalen of een buitenaardse overdracht inderdaad een taal is. Een signaal dat het patroon van de wet van Zipf volgt, kan gewoon toeval zijn.

Om een ​​taal een taal te laten zijn, heeft het ook iets nodig dat voorwaardelijke kansen wordt genoemd.

Als ik je de letter Q geef en je vraag welke letter er waarschijnlijk achter komt, zeg je waarschijnlijk U. Dat is een voorwaardelijke kans, wat betekent dat er een correlatiestructuur is in onze taal. U's volgen meestal Q's. Maar het werkt ook voor hele woorden. Voorwaardelijke kansen betekenen dat als ik je een briefje schrijf met een uitgeveegd woord, hoe gaat het vandaag? je zou kunnen raden dat ik je wilde schrijven.

Het is geen gemakkelijke taak om te beoordelen of een vreemde taal een voorwaardelijke kans heeft. Maar om erachter te komen hoe, keerde Doyle weer terug naar het gezang van bultruggen.

Hij gelooft dat de bultruggen voorwaardelijke kansen hebben in hun taal. Als er geluid in het water is, zoals het geluid van een boot, worden sommige walvisliederen vervormd, maar ze kunnen het lied nog steeds verstaan, zegt hij. En ze vertragen hun communicatie in de aanwezigheid van ruis - maar niet zoveel als je zou denken als ze erom zouden geven dat elke noot duidelijk werd uitgezonden.

Het is mogelijk dat buitenaards leven een soortgelijk patroon vertoont om met interferentie in de kosmos om te gaan, zoals de walvissen doen. En dat is iets wat je zou kunnen kwantificeren en meten. Met de wiskunde van de informatietheorie kun je erachter komen hoeveel orden van entropie een taal heeft door te luisteren naar hoe de taal omgaat met interferentie of ruis. Een hogere orde entropie in een signaal zou een complexere taal betekenen.

Maar we hebben eerst meer gegevens van dieren nodig om te zien of er een universeel patroon is om op te letten, een patroon dat aangeeft dat de taal deze voorwaardelijke kansen bevat.

Het doel: kunnen we zien hoe slim een ​​wezen is door alleen de patronen van hun communicatie vast te leggen?

Dit is het doel van Doyle's werk over communicatie met dieren: het zou leuk zijn om een ​​schaal te bouwen die de complexiteit van de communicatie van een dier gelijkstelt aan de grootte van zijn hersenen. Als hij dat voor dieren zou kunnen doen, redeneert hij, zou hij het voor ET kunnen doen. Het zou een goede manier zijn om erachter te komen of een buitenaardse overdracht afkomstig is van een soort die veel slimmer is dan wij of meer op ons niveau.

Doyle zegt dat dit op dezelfde manier kan werken als wat het encefalisatiequotiënt wordt genoemd. Dat is een schaal die verklaart dat de intelligentie van een bepaalde soort over het algemeen toeneemt naarmate de relatieve grootte van hun hersenen toeneemt. De menselijke anatomie besteedt meer ruimte in de schedel aan de hersenen dan die van een chimpansee. En mensen zijn slimmer.

Verwant

De geestverruimende gekheid van het getal nul, uitgelegd

We denken dat we een communicatie-encefalisatiequotiënt kunnen bedenken... een maatstaf voor de communicatie-intelligentie van een soort, zegt Doyle. Dit quotiënt, dat nog niet bestaat, zou ons kunnen helpen begrijpen dat de bijencommunicatie teruggaat tot een klein bijenbrein, en dat walviscommunicatie teruggaat tot een groter walvisbrein.

Ik zou graag een volledige verspreiding zien van soorten leven op aarde en hun communicatiesystemen, zegt Doyle.

Nogmaals, zelfs als we zo'n quotiënt bij de hand hadden, zouden we niet weten wat ET precies zegt. Maar door hun gesprekspatronen te analyseren, zouden we weten hoe complex hun taal is, en dus hoe complex ze zijn.

We zouden mogelijk kunnen leren dat hun communicatie veel geavanceerder is dan de onze - werkend met lagen van complexe regels die we niet konden hopen te begrijpen. Zou dat niet leuk zijn, en een beetje angstaanjagend?

Wat als een buitenaards wezen zegt: 'Tegen die tijd moeten we het gedaan hebben', zegt Doyle. We kunnen het niet aan.

Kortom: we zouden kunnen ontdekken dat hun taal voor ons is, zoals onze taal voor een hond is. Honden kunnen een paar woorden begrijpen en basiscommando's volgen. Maar hun hersenen zijn niet uitgerust om onze syntaxis te volgen. (Opmerking: als uw hond voltooide deelwoorden in het Engels of in een andere taal kan begrijpen, stuur me dan een e-mail.)

Waarom dit gedachte-experiment niet helemaal zinloos is

Als dit allemaal een beetje te hypothetisch klinkt, nou, tot op zekere hoogte is dat het ook. We hebben geen uitzendingen van het grote hiernamaals ontvangen. En het lijkt misschien dwaas dat mensen zoveel tijd zouden besteden aan het nadenken over deze wat-als.

Maar veel mensen, inclusief serieuze wetenschappers, geloven dat het belachelijk zou zijn als mensen het enige leven, of intelligent leven, in de melkweg of het universum zijn. Wijlen natuurkundige Stephen Hawking zei hij gaf er de voorkeur aan te geloven (hoewel zonder volledige zekerheid) dat er andere vormen van intelligent leven zijn, en dat ze ons nog niet hebben opgemerkt.

Als er iets is dat ons probeert te bereiken, kunnen we net zo goed luisteren. En als we luisteren, kunnen we net zo goed proberen te bedenken waarnaar we moeten luisteren.

Op een andere reële manier is de laatste jaren deze vraag naar wat er is minder abstract geworden. In de afgelopen 20 jaar, dankzij missies voor het jagen op exoplaneten zoals Kepler , hebben we geleerd dat er meer planeten dan sterren in onze melkweg zijn.

Sommige zijn gasreuzen, zoals Jupiter of Saturnus. Anderen zijn klein en rotsachtig, zoals onze eigen aarde of onze buur Mars. Sommige, zoals veel van de planeten in de Trappist-1 systeem , bevinden zich in de bewoonbare zone van hun zonnestelsel, wat betekent dat het denkbaar is dat vloeibaar water op hun oppervlak stroomt. We weten niet hoeveel er leven kunnen bevatten, maar deze ontdekkingen wakkeren onze verbeelding aan over hoe deze werelden eruit zouden kunnen zien en wat er zou kunnen leven.

Dit werk is ook zinvol omdat het ons aanzet om naar de wereld om ons heen te kijken en beter te begrijpen hoe dieren met elkaar communiceren. Het is mogelijk dat wetenschappers bij een diepere studie van communicatiesystemen op aarde nieuwe, interessante patronen zullen vinden die los staan ​​van de wet van Zipf.

Neem de slijmvorm, bijvoorbeeld . Het is een superorganisme - een enkel lichaam bestaande uit duizenden individuele amoebe-achtige wezens - dat lijkt te communiceren en intelligentie heeft, ondanks het feit dat het geen enkel neuron heeft. Hoe communiceert een slijmzwam? Wetenschappers zijn het nog aan het uitzoeken. En door het uit te zoeken, konden ze iets nieuws en wonderbaarlijks ontdekken dat hen zou kunnen helpen buitenaardse communicatie beter te ontcijferen.

Over het algemeen herinnert dit werk eraan dat er veel prachtige natuurlijke dingen op aarde zijn om te bestuderen en mogelijk mee te communiceren. Als de bultrug net zo'n complexe regelstructuur heeft als het Engels, zouden we op een dag Engelse dingen in een bultrug moeten vertalen, zegt Doyle. En, ach, als we kunnen leren praten met walvissen, zijn we een stap beter voorbereid om met buitenaardse wezens te praten als ze ooit gemotiveerd waren om de telefoon op te nemen en te bellen.

waar is de film dokter vreemd over?

We kijken omhoog in de lucht en zeggen: 'Zijn we alleen?' en er zijn bultruggen die 'Woo-hoo' zeggen, zegt hij. Ter voorbereiding op een gesprek met ET, zegt hij, hebben we een miljoen communicatiesystemen op aarde om naar te kijken.