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.
|