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Walgesänge: Spracherkennung (nicht nur) für Wale

Um Wale schützen zu können, beobachten Forscher ihre Bestände. Aber woher wissen sie, dass ihnen nicht immer dieselben Tiere vors Hydrophon schwimmen?
Grindwal im SprungLaden...

Bisher saßen Walforscher wochen- oder monatelang am Schreibtisch und verglichen oder sortierten Aufnahmen von Walgesängen und Fotos von Schwanzflossen. Eine Art automatische Spracherkennung für Wale kann ihnen nun die Arbeit erleichtern. Das berichten Heike Vester und Sarah Hallerberg mit Kollegen in "Physical Review E". Für ihre Forschung an Grindwalen in Norwegen entwickelten sie einen Algorithmus, der die Walgesänge der beobachteten Gruppen automatisch unterscheiden kann. Das ist möglich, weil die Lautäußerungen, ähnlich wie bei Orcas, bei Grindwalen von Gruppe zu Gruppe sehr stark variieren, wie die beiden Forscherinnen herausfanden.

Ihr Algorithmus zerlegt dazu einen Laut in seine Frequenzen, das so genannte Spektrum, und berechnet, wie ausgeprägt die hoch- und niederfrequenten Anteile des Klangs sind und in welchem Verhältnis sie zueinander stehen. Um nicht von der individuellen Melodie in einer bestimmten Situation in die Irre geführt zu werden, mischt er mehrere Laute einer Gruppe zu einem Gesamtklang.

© Heike Vester, Ocean Sounds / Sarah Hallerberg, MPI für Dynamik und Selbstorganisation
Grindwalgesang
Die Laute eines gewöhnlichen Grindwals, aufgenommen vor der norwegischen Küste. Das Bild zeigt das Spektrogramm der Laute, ihre Zerlegung in Tonfrequenzen. Das menschliche Ohr nimmt Geräusche zwischen 16 und 20 000 Hertz wahr – wir hören also nur den unteren Rand dieses Spektrums.

Die Mischung der Höhen und Tiefen lässt sich wie einen Fingerabdruck nutzen. Ähnlich kann der Algorithmus aus der Zusammensetzung der Höhen und Tiefen einen bestimmten Walgesang einer bereits bekannten Gruppe zuordnen. Der Algorithmus war dabei genauso gut wie die sonst übliche Methode, bei der Vester und Hallerberg die Geräusche nach dem Gehör in verschiedene Typen unterteilten und anhand der Schwanzflossenfotos den Gruppen zuordneten.

Die Idee, Computer auf Walgesänge loszulassen, ist nicht neu. Allerdings wählten bei diesen Ansätzen bislang immer noch Menschen einzelne Frequenzen aus den Lautspektren aus, an denen der Computer die Gesänge unterscheiden sollte. Dabei besteht aber die Gefahr, dass die Forscherinnen und Forscher Frequenzen benutzen, die für die Wale gar nicht wichtig sind. Vester und Hallerberg untersuchten daher das gesamte Spektrum. Dadurch, dass es keine Vorauswahl gibt, könnten sie den Algorithmus sogar für andere Tierarten anwenden, die ähnlich schwer zu sehen sind wie Wale, also Vögel oder Fledermäuse.

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