Акустические последовательности у животных, не относящихся к человеку: учебный обзор и перспективы

Акустическая коммуникация животных часто принимает форму сложных последовательностей, состоящих из множества различных акустических единиц. Помимо хорошо известного примера пения птиц, сложные акустические последовательности также создают другие животные, включая насекомых, земноводных и млекопитающих (в том числе летучих мышей, грызунов, приматов и китообразных). Иногда, как в случае пения птиц, адаптивная роль этих последовательностей представляется очевидной (например, привлечение партнёра и защита территории). Однако чаще исследователи лишь начали описывать, не говоря уже о понимании, значение и смысл акустических последовательностей. Существует множество гипотез, но относительно способов определения и анализа последовательностей достигнуто мало согласия. Цель нашего обзора — обозначить подходящие методы проверки этих гипотез и описать основные ограничения наших современных и ближайших будущих знаний о проблематике акустических последовательностей. Этот обзор и перспективный анализ стали результатом совместной работы 43 учёных в областях поведения животных, экологии и эволюции, обработки сигналов, машинного обучения, количественной лингвистики и теории информации, собравшихся на семинаре 2013 года под названием «Анализ вокальных последовательностей у животных». Мы стремимся представить не только обзор современного состояния этой области, но и предложить методологическую основу, обобщающую, по нашему мнению, лучшие практики исследований в данной сфере — для разных таксонов и дисциплин. Кроме того, мы предлагаем учебное введение в некоторые наиболее перспективные алгоритмические подходы к анализу последовательностей. Мы разделяем обзор на три раздела: выявление отдельных единиц акустической последовательности, описание различных способов кодирования информации в последовательности и анализ структуры этой последовательности. Каждый из этих разделов дополнительно подразделяется для рассмотрения ключевых вопросов и подходов соответствующей области. Мы предлагаем унифицированный, систематический и всеобъемлющий подход к изучению последовательностей с целью прояснения исслед...