◆ 斑胸草雀雄鳥（右）在求偶時(shí)會(huì)歌唱以吸引雌鳥（左）。網(wǎng)上圖片

　　鳥類的歌聲悅耳動(dòng)聽，很難不讓我們喜愛。對科學(xué)家來說，鳥類的歌聲亦是引人入勝的研究課題，生物學(xué)家會(huì)探究雀鳥歌唱的行為，語言學(xué)家更會(huì)把鳥類的歌聲視作牠們的言語，再嘗試進(jìn)一步分析。近年我們對雀鳥的歌聲有怎樣的認(rèn)識(shí)呢？今日就和大家分享一下。

　　斑胸草雀為什么鳴唱？

　　一般來說，雄鳥歌唱是為了吸引和取悅雌鳥，不過雌鳥究竟喜歡歌聲的哪些特質(zhì)？科學(xué)家會(huì)留意歌聲中有多少不同的音節(jié)、量度音高的改變，不過雌鳥注重的可能又是其他方面。之前有研究發(fā)現(xiàn)，不同品種的雌鳥會(huì)有不同的要求，有些看重歌曲是否復(fù)雜，或者雄鳥是否學(xué)得準(zhǔn)確；有些雌鳥則留意雄鳥唱歌的速度，或者雄鳥唱歌的表現(xiàn)是否穩(wěn)定。

　　雄性斑胸草雀（學(xué)名：Taeniopygia guttata，亦稱珍珠鳥）幼年就開始學(xué)習(xí)唱歌，是一個(gè)很好的研究對象。近日就有科學(xué)家進(jìn)一步分析牠們的歌聲，研究人員收集了49只斑胸草雀過千段的歌聲，再利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來分析歌聲中不同的音節(jié)。研究人員特別留意一首歌中有多少音節(jié)相似，又有多少音節(jié)大不相同。

　　他們運(yùn)用類似地圖的概念來檢視這些斑胸草雀的歌聲，相似的音節(jié)就好比很接近的城市（例如香港和澳門），而大不相同的音節(jié)就是分隔得較為遙遠(yuǎn)的地方（比如說香港和日本東京）。這樣的“距離”愈長，就代表歌曲之中音節(jié)愈多變。

　　這種距離的長短，對雌性斑胸草雀是否有意義？研究人員合成了多組雄鳥的歌聲作比較，發(fā)現(xiàn)每組的兩段歌聲各有不同的“距離”（也就是歌曲用了十分不同或是差不多的音節(jié)），而其他的特征都大致相同。實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，研究人員從不同的揚(yáng)聲器把兩段歌聲播放給雌鳥聽，發(fā)現(xiàn)播放“距離”較長歌曲的揚(yáng)聲器，雌鳥會(huì)在附近逗留更多時(shí)間，推測雌鳥應(yīng)該比較喜歡復(fù)雜多變的歌曲。

　　雌鳥喜歡較復(fù)雜的歌曲，背后有什么原因？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，斑胸草雀在幼年時(shí)從教導(dǎo)者（tutors）那里學(xué)會(huì)的鳴聲（模仿歌唱）“距離”更長，更易吸引雌性；而歌聲中產(chǎn)生變化的部分（即興歌唱）“距離”較短。雄性鳴聲的復(fù)雜程度，能夠反映出牠的學(xué)習(xí)能力和生存能力，因此歌聲的復(fù)雜程度，如同孔雀尾羽的靚麗程度一樣，是雄鳥證明自身能力和價(jià)值的指標(biāo)。

　　不過，這種經(jīng)由分析數(shù)據(jù)而計(jì)算出來的“距離”背后，究竟有什么生物學(xué)意義？我們還需要繼續(xù)研究。而且一首歌曲音節(jié)的分布通常比較復(fù)雜，本來就不是分隔為很清楚的幾個(gè)部分，所以把同一首歌曲用同一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)方法來分析，也往往會(huì)得到不同的分析結(jié)果，計(jì)算出不同的“距離”。因此分析得到的結(jié)果，我們需要小心演繹。

　　小結(jié)

　　近年機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展迅速，幫助我們更深入地理解鳥類的歌聲。比如說現(xiàn)在已開發(fā)出手機(jī)應(yīng)用程式來辨別不同品種鳥類的歌聲，不過仍需繼續(xù)優(yōu)化來增加準(zhǔn)確度。希望在運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)分析大自然的時(shí)候，我們也能對這些分析技術(shù)的長處與短處有更深入的了解。

　　◆杜子航 教育工作者

　　早年學(xué)習(xí)理工科目，一直致力推動(dòng)科學(xué)教育與科普工作，近年開始關(guān)注電腦發(fā)展對社會(huì)的影響。