大約十年前，水下麥克風記錄到了一種無法解釋的聲音——一種低沉、洪亮的咕嚕聲，隨後是像太空中的青蛙打嗝一樣吱吱作響的機械回聲——首次在電腦揚聲器中響起。困惑的研究人員稱之為“生物嗡鳴”。
谷歌“AI for Social Good”團隊的資料科學家Lauren Harrell說：“你有這種低頻部分，就像呻吟一樣，”她補充說，這是她自己對洪亮呻吟的印象。“然後你有更高頻率的部分，在我聽起來，就像最初的《星際迷航》企業號飛船——‘嗶噗，嗶噗’的聲音。”
自主水下滑翔機在2014年首次在西太平洋數英里深的馬裡亞納海溝附近遇到了這種奇怪的噪音回聲。研究人員無法確定其來源，但他們有一個理論。“有足夠多聽起來像《星球大戰》的鯨魚叫聲，他們猜測這是須鯨發出的，”美國國家海洋和大氣管理局的研究海洋學家Ann Allen說。但是，她補充說，“任何不熟悉鯨魚的人都不會認為這是動物發出的聲音。”
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親自聽聽生物嗡鳴
確認哪種海洋生物發出某種不尋常的聲音並非易事：這需要船上的人在聽到聲音的同一時間看到並識別出聲源。“這需要大量的時間、大量的努力和相當多的運氣，”Allen說。
這就是Allen、Harrell及其同事最終解開生物嗡鳴之謎的方式，他們在《海洋科學前沿》雜誌上對此進行了描述。在馬里亞納群島（一個靠近同名海溝的群島）附近調查鯨魚時，美國國家海洋和大氣管理局的研究人員10次看到了神秘的鬚鯨物種，即布氏鯨 (Balaenoptera edeni)。這些罕見的鯨魚分佈範圍廣闊，遍佈大部分海洋，因此難以研究。在布氏鯨出現的九次場合中，研究人員也聽到了生物嗡鳴。“一次是巧合，”Allen說。“兩次是偶然。九次，那絕對是布氏鯨。”
在確定了聲源之後，科學家們回顧了多年來水下聽音器錄製的音訊資料，以找出之前在哪裡聽到過這種特定的鯨魚聲音。但根據Allen的說法，美國國家海洋和大氣管理局不斷增長的資料庫擁有超過20萬小時的此類錄音。“資料太多了，根本不可能[手動]分析，”在澳大利亞格里菲斯大學擔任研究員並研究鬚鯨的Olaf Meynecke說，他沒有參與這項研究。
“我們似乎與這個驚人的水下聲學世界如此脫節，或者根本無法進入。我認為現在是我們改變這一切的時候了。” ——Olaf Meynecke 格里菲斯大學
在為另一個專案分析音訊資料時，Allen對需要處理的大量資訊感到“震驚”。她說，有一次，她的父親建議，“讓谷歌幫你做吧。”因此，Allen聯絡了谷歌的工作人員，令她驚訝的是，他們同意了。谷歌提供了人工智慧工具，透過將音訊資料轉換為稱為頻譜圖的影像，然後訓練演算法使用影像識別技術查詢特定頻率，從而幫助加快了她的分析速度。
這項新的研究闡述了將生物嗡鳴與北太平洋西部布氏鯨聯絡起來的證據。資料表明，研究人員研究的動物是一個獨特的布氏鯨種群的成員，並顯示了它們在不同季節和年份在海洋中的位置——這在以前很難辨別，因為科學家無法輕易區分這些難以捉摸的鯨魚的不同種群。2016年，在強烈的厄爾尼諾現象導致鯨魚食物（主要是磷蝦、沙丁魚和鳳尾魚）的位置發生變化後，出現了大量的生物嗡鳴——甚至在夏威夷群島西北部，這些鯨魚只有在某些氣候條件下才會冒險進入該區域。這種相關性可能意味著它們的遷徙至少部分取決於獵物的分佈，而獵物的分佈會隨著環境條件的變化而變化。
Harrell說，一旦科學家們知道這些鯨魚的遷徙地點和時間，人工智慧模型就可以“將這些資料與氣候和環境因素聯絡起來”，從而支援保護工作。Allen說，隨著氣候變化加劇，厄爾尼諾現象及其冷水對應物拉尼娜現象可能會發生變化，“這些鯨魚將不得不遷徙更遠——而且它們可能要更加努力地尋找食物。”
資料處理技術並不完美。“這些演算法只能搜尋它們知道的頻率，”Meynecke說。鬚鯨的發聲會隨著時間和種群的不同而變化。但由於這些工具是開源的，其他科學家可以使用它們來發現更多關於鯨魚語言的資訊。“我們似乎與這個驚人的水下聲學世界如此脫節，或者根本無法進入，”他說。“我認為現在是我們改變這一切的時候了。”
[音訊來源：“在馬裡亞納海溝海洋國家紀念區錄製到的複雜鬚鯨叫聲”，Sharon L. Nieukirk等人，《美國聲學學會雜誌》，第140卷，第3期；2016年9月]