Das Institut für Schallforschung (ISF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gewinnt zwei von insgesamt neun vergebenen Projekten im Rahmen des Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) Life Sciences 2023 Call “Understanding Biology with AI/ML”.
Der Call „richtete sich an Forscher*innen in Wien, die ein exzellentes und interdisziplinäres Forschungsprojekt (2 - 4 Jahre) in der Biologie, Biomedizin oder den klinischen Wissenschaften durchführen möchten, das innovative Methoden der künstlichen Intelligenz (AI) oder des maschinellen Lernens (ML) auf große Datensätze anwendet.” Insgesamt gab es 72 Kurzanträge, aus denen 21 ausgewählt wurden, die zu einem Vollantrag eingeladen wurden.
Die Projekte Analysis of Nonhuman Intercommunication with Machine Learning von Marisa Hoeschele und Decoding elephant communication with AI von Angela Stöger-Horwath werden am ISF der ÖAW für die nächsten vier Jahre laufen.
Das Projekt von Marisa Hoeschele, Leiterin des Fachbereichs Biologie, handelt von der Analyse von Wellensittich-Kommunikation mittels künstlicher Intelligenz. Die meisten Untersuchungen zu Lautäußerungen von Tieren berücksichtigen durch Stille getrennte Lauteinheiten, z. B. Hundegebell. Menschen können jedoch ohne Unterbrechung ganze Sätze bilden, von denen viele einzigartig sind. In ähnlicher Weise erzeugen Wellensittiche (eine kleine Papageienart) einzigartige Äußerungen mit Komponenten, die Konsonanten und Vokalen ähneln. Um zu verstehen, ob die Äußerungen eine sprachähnliche Bedeutung haben, müssen wir in der Lage sein, die Lautäußerungen von Wellensittichen in einem natürlichen Kontext zu untersuchen. Da jedoch viele Vögel gleichzeitig Laute äußern (ähnlich wie Menschen auf einer Party), war dies bisher nicht möglich. Im Projekt werden die Fortschritte im maschinellen Lernen und in der Signalverarbeitung genutzt, um Aufnahmen jedes einzelnen Vogels aus Multi-Mikrofon- und Multi-Kamera-Aufnahmen der Volieren zu extrahieren. Anschließend wird das Team mithilfe von Verhaltensexperimenten die Bedeutung der Äußerungen herausfinden. Dieses Projekt wird dazu beitragen zu verstehen, ob der Mensch die einzige Spezies auf dem Planeten ist, die über Sprache verfügt.
Das Projekt von Angela Stöger-Horwath, Leiterin der Mammal Communication im Fachbereich Biologie, hat zum Ziel die „Sprache“ der Elefanten durch die Verwendung von künstlicher Intelligenz zu entschlüsseln, um ein besseres Verständnis für ihr Verhalten und ihre Bedürfnisse zu gewinnen. Elefanten erlernen ihre Laute vergleichbar wie Menschen die Sprache. Aber bei den Elefanten wissen wir noch nicht, was ihre Laute genau bedeuten.
In den letzten zwei Jahrzehnten hat Stöger-Horwath Forschung zur Schallproduktion und Wahrnehmung durchgeführt und eine beträchtliche Menge an Elefantenlauten gesammelt. Die Ergebnisse dieser Studien legen nun die Grundlage für die Verwendung von Künstlicher Intelligenz. Die Hypothesen zur Bedeutung der Laute und der Art der Informationskodierung in der Kommunikation von Elefanten, die mittels Machine Learning aufgestellt werden, sollen anschliessend im Freiland mit Playback-Experimenten überprüft werden.
Peter Balazs, Direktor und Wissenschaftler des Instituts für Schallforschung der ÖAW: „Mit Stolz stelle ich fest, dass das ISF zwei von neun der Projekte (insgesamt in ganz Wien) bekommen hat, zwei von drei mit der ÖAW (oder Töchter) als Leading Agency. Das zeigt deutlich, dass es uns gelungen ist sowohl die Bioakustik als auch das maschinelle Lernen am ISF zu einem prominenten Fokus zu machen. Besonders freut mich, dass dieser Erfolg auf unserem langjährigen, team-orientierten und multi-disziplinären Ansatz aufbaut.“
