Tag gegen Lärm: Wenn KI die Sprache der Elefanten entschlüsselt

Wie kommunizieren Elefanten – und was passiert, wenn menschlicher Lärm ihre akustische Welt stört? Am internationalen Tag gegen Lärm am 29. April öffnet das Institut für Schallforschung der ÖAW seine Türen: Bei Mitmachstationen, Experimenten und Präsentationen können Besucher:innen jeden Alters erleben, wie Schall erforscht wird – und einen Blick in ein Projekt werfen, das Bioakustik, Mathematik und KI zusammenführt, um die Sprache der größten Landtiere der Erde zu entschlüsseln.

RUMBLES IM INFRASCHALLBEREICH

Ein tiefes Grummeln, kaum hörbar für menschliche Ohren – und doch steckt darin möglicherweise eine präzise Botschaft: eine Warnung, eine Einladung, ein Erkennungszeichen. Afrikanische Elefanten kommunizieren zu einem Großteil über sogenannte Rumbles, tieffrequente Lautäußerungen, von denen viele im Infraschallbereich liegen. Seit über 20 Jahren sammelt Angela Stöger am Institut für Schallforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gemeinsam mit ihrem Team eines der größten annotierten Datensätze afrikanischer Savannenelefanten-Vokalisierungen weltweit. Die zentrale Frage: Welche akustischen Muster tragen welche Information – und kann Künstliche Intelligenz helfen, diesen Code zu knacken?

Genau das versucht das Projekt ELECOM (Decoding Elephant Communication with AI), an dem Jure Železnik und Daniel Haider vom Institut für Schallforschung der ÖAW federführend beteiligt sind. Was das Projekt besonders macht: Forscher:innen verschiedener Disziplinen – aus Biologie, Akustik, Mathematik und Informatik – arbeiten hier zusammen.

EINZIGARTIGER KOMPLEXER STIMMAPPARAT

Der Schlüssel liegt dabei im akustischen Aufbau der Rufe selbst. „Die Grundfrequenz liegt durchschnittlich bei 15 Hz – wir Menschen hören also nur die Obertöne“, erklärt Jure Železnik. „Spannend sind vor allem die Modulationen in Amplitude und Frequenz, sowie die harmonischen Charakteristiken, die die Tiere über einen komplexen Filtermechanismus erzeugen können – abhängig von Rüsselposition und -bewegung und ob der Laut aus dem Mund, dem Rüssel oder beiden gleichzeitig kommt.“ Dazu kommt eine individuelle Dimension: „Jedes Tier hat einen einzigartigen Stimmapparat. Was für menschliche Ohren nur wie ein tiefes Brummen klingt, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als viel komplexer.“

Das Team entwickelt ein Modell, das auf neuronalen Netzen basiert und die Lautproduktion von Elefanten simulieren kann. Dafür wurden zunächst heruntergestimmte menschliche Vokale verwendet, um das Modell „aufzuwärmen“, bevor es mit rund 1.600 handverlesenen Elefantenrufen aus verschiedenen Habitaten feinjustiert wurde. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Forschung: „Wir können Parameter gezielt verändern und systematisch testen, wie die Tiere auf veränderte künstliche Laute reagieren“, sagt David Haider. „Das bringt uns einen Schritt weiter, um zu verstehen, wie die Kommunikation der Elefanten auf fundamentaler Ebene funktioniert.“

SCHÖNBRUNNER ELEFANTENBABY

Die Forschungsergebnisse werden nicht nur in der Wildnis getestet – in Südafrika arbeitet das Team mit Elefanten, die Teil von Playback-Experimenten sind und dabei mit nicht-invasiven Hautelektroden ausgestattet werden, um ihre neuronalen Reaktionen auf echte und synthetische Lautäußerungen zu messen. Eine besondere Verbindung besteht auch zum Tiergarten Schönbrunn: Ein im vergangenen Jahr geborenes Elefantenbaby macht die Forschung greifbar nah. Wie lernt ein junges Tier die Kommunikation seiner Herde? Welche Laute erkennt es, welche produziert es erstmals? Und welchen Einfluss hat menschengemachter Lärm auf die Kommunikation und soziale Interaktion zwischen Tieren?

OPEN HOUSE AM 29. APRIL

Diese und andere Fragen kann man beim diesjährigen Aktionstag anlässlich des Internationalen Tages gegen Lärm den Wissenschaftler:innen am Institut für Schallforschung der ÖAW stellen. Und mehr noch: In interaktiven Stationen lässt sich die eigene Stimme vermessen, das räumliche Hören erforschen oder nachvollziehen, wie Lärm entsteht und reduziert werden kann. Und wer wissen möchte, was ein Elefantenrumble mit einem neuronalen Netz zu tun hat – der ist am richtigen Ort.

Der internationale Tag gegen Lärm (International Noise Awareness Day) wurde 1996 vom Center for Hearing and Communication in New York ins Leben gerufen. Das Institut für Schallforschung der ÖAW beteiligt sich seit 2015 an diesem weltweiten Aktionstag.
TAG GEGEN LÄRM

Sven Hartwig
Leiter Öffentlichkeit & Kommunikation
Österreichische Akademie der Wissenschaften
+43 1 51581-1331
sven.hartwig@oeaw.ac.at
www.oeaw.ac.at

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