Новый метод звукового анализа показал, что голоса китов похожи на джазовые композиции, а  классические симфонии – на звуки грозы.

Звуки, издаваемые китами и дельфинами, часто называют китовыми песнями, при этом считается, что китообразные так разговаривают друг с другом – особенно те, у которых особенно сложная социальная жизнь. То же самое, кстати, говорят и про джаз, в котором музыканты как бы ведут между собой сложный музыкальный диалог. Но действительно ли джаз и китовые песни можно назвать разговором?

Звуки, издаваемые китами, часто называют песнями – их структурные особенности действительно чем-то напоминают человеческое пение. (Фото: iStock / Velvetfish.)

Вид звукового сигнала в обработке по новой технологии. Сверху вниз: песня горбатого кита, речь спикера конференции TED, рок-музыка, симфония.

Исследователи из Университета Калифорнии в Мерседе утверждают, что можно. Они разработали специальный метод для анализа и сравнения звуков человеческой речи, музыки и сложных голосовых сигналов животных, таких как пение птиц и пение китов.

Метод основан на том, что и в речи, и в музыке, и в песнях животных есть несколько уровней организации. Любой человеческий язык, например, состоит из индивидуальных звуков, соответствующих буквам, и эти звуки комбинируются в слоги, которые, в свою очередь комбинируются в слова, фразы и так далее. Получается иерархия, которую мы улавливаем интуитивно. В музыкальных композициях тоже есть иерархическая структура. Однако до сих пор не было способа, который бы позволил сравнить структуру музыкальной композиции со структурой речи, также как не было способа узнать, свойственна ли иерархическая структура звукам, издаваемым животными.

С помощью нового метода в аудиозаписи можно выделить кластеры звуковой энергии первого уровня иерархии, затем – второго (кластеры кластеров) и так далее. Таким образом удалось сравнить структуру более 200 аудиозаписей, среди которых была человеческая речь на шести языках, произведения классической музыки, хиты поп-музыки, голоса китов и различных птиц и даже звуки грозы.

Исследователи выявили практически идентичную звуковую структуру у всех шести языков, но удалось ли тут и впрямь найти нечто очень фундаментальное, пока неясно: для анализа брали выступления с конференции TED (TED Talks), которые выдержаны в одном стиле и одинаково выстроены.

Любопытные результаты получили касательно «языков» животных. Песни касаток по структуре оказались аналогичны человеческой речи и джазовым партиям, но при том они не были похожи на пение птиц и на звуки, издаваемые другими, менее социальными китами. В то же время песни горбатых китов оказались устроены очень схоже с пением соловья и пёстрого американского дрозда. Видимо, это связано с тем, что все три вида животных – «певцы-одиночки», и сложных социальных структур у них нет.

Ещё одно интересное открытие, связанное с новым методом – интригующее сходство в структуре классических симфоний и звуков грозы. Оказалось, и симфонии, и грозы развиваются во времени по степенным законам, очень напоминающим степенной закон розового шума. Известно, что розовый шум широко распространен в природе. По одной из гипотез динамика его степенного закона такова, что в акустическом сигнале соблюдается баланс между предсказуемостью и неожиданностью, и такой баланс нравится нам с эстетической точки зрения. Тогда получается, что в люди в музыкальном творчестве стараются среди прочего следовать структурным законам, которые слышатся в звуках грозы. Другая гипотеза состоит в том, что степенные законы отражают определенные свойства сложных систем и что связи в нейронных сетях тоже устроены иерархически в соответствии со степенными законами. А раз мозг устроен по степенным законам – то, что он порождает, включая и музыку, может быть тоже устроено по аналогичным законам.

Полностью результаты экспериментов опубликованы в Journal of The Royal Society Interface. Правда, от каких-либо интерпретаций исследователи пока по возможности уклоняются. Чтобы интерпретировать, здесь нужно больше исследований – в которых, впрочем, недостатка не будет, ведь теперь у нас в руках есть такой прекрасный метод, позволяющий сравнивать музыку, звуки речи и звуки животных.. Кстати, изначально его разрабатывали для того, чтобы изучать человеческие разговоры, и использовали его в работе уже несколько лет. Руководитель научной группы Кристофер Келло (Christopher T. Kello) вообще специализируется на человеческой речи и особое внимание уделяет обработке лингвистической информации мозгом. Идея применить метод столь необычным образом пришла Келло во время творческого отпуска в Университете Монпелье во Франции, где он работал с будущими участниками нового проекта.