鳥類的歌聲悅耳動聽，很難不讓我們喜愛。對科學家來說，鳥類的歌聲亦是引人入勝的研究課題，生物學家會探究雀鳥歌唱的行為，語言學家更會把鳥類的歌聲視作牠們的言語，再嘗試進一步分析。近年我們對雀鳥的歌聲有怎樣的認識呢？今日就和大家分享一下。

斑胸草雀為什麼鳴唱？

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？科學家會留意歌聲中有多少不同的音節、量度音高的改變，不過雌鳥注重的可能又是其他方面。之前有研究發現，不同品種的雌鳥會有不同的要求，有些看重歌曲是否複雜，或者雄鳥是否學得準確；有些雌鳥則留意雄鳥唱歌的速度，或者雄鳥唱歌的表現是否穩定。

雄性斑胸草雀（學名：Taeniopygia guttata，亦稱珍珠鳥）幼年就開始學習唱歌，是一個很好的研究對象。近日就有科學家進一步分析牠們的歌聲，研究人員收集了49隻斑胸草雀過千段的歌聲，再利用機器學習的方法來分析歌聲中不同的音節。研究人員特別留意一首歌中有多少音節相似，又有多少音節大不相同。

他們運用類似地圖的概念來檢視這些斑胸草雀的歌聲，相似的音節就好比很接近的城市（例如香港和澳門），而大不相同的音節就是分隔得較為遙遠的地方（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，發現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），而其他的特徵都大致相同。實驗的時候，研究人員從不同的揚聲器把兩段歌聲播放給雌鳥聽，發現播放「距離」較長歌曲的揚聲器，雌鳥會在附近逗留更多時間，推測雌鳥應該比較喜歡複雜多變的歌曲。

雌鳥喜歡較複雜的歌曲，背後有什麼原因？科學家們發現，斑胸草雀在幼年時從教導者（tutors）那裏學會的鳴聲（模仿歌唱）「距離」更長，更易吸引雌性；而歌聲中產生變化的部分（即興歌唱）「距離」較短。雄性鳴聲的複雜程度，能夠反映出牠的學習能力和生存能力，因此歌聲的複雜程度，如同孔雀尾羽的靚麗程度一樣，是雄鳥證明自身能力和價值的指標。

不過，這種經由分析數據而計算出來的「距離」背後，究竟有什麼生物學意義？我們還需要繼續研究。而且一首歌曲音節的分布通常比較複雜，本來就不是分隔為很清楚的幾個部分，所以把同一首歌曲用同一個機器學習方法來分析，也往往會得到不同的分析結果，計算出不同的「距離」。因此分析得到的結果，我們需要小心演繹。

小結

近年機器學習發展迅速，幫助我們更深入地理解鳥類的歌聲。比如說現在已開發出手機應用程式來辨別不同品種鳥類的歌聲，不過仍需繼續優化來增加準確度。希望在運用機器學習分析大自然的時候，我們也能對這些分析技術的長處與短處有更深入的了解。

◆杜子航 教育工作者

早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。