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A TORINO IL PRIMO STUDIO CHE DECODIFICA LE ESPRESSIONI FACCIALI DI LEMURI E GIBBONI CON L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE

Grazie a tecniche di deep learning sarà possibile condurre studi comparativi su larga scala focalizzati sulla comunicazione di alcune specie di primati non umani

un lemure indri. Foto © Filippo Carugati

Se l’applicazione dell’intelligenza artificiale è ormai di uso comune per l’individuazione e la lettura delle espressioni umane, finora la sua applicazione per specie di primati che non fossero l’uomo era inesplorata. Oggi l’Università di Torino è promotrice del primo studio orientato all’utilizzo dell’I.A. per decodificare le espressioni facciali dei primati non umani. La ricerca, pubblicata sulla rivista Ecological Informatics, mostra come l’utilizzo delle tecniche di deep learning possa essere efficace nel riconoscere i gesti facciali di lemuri e gibboni, facilitando l’indagine del repertorio facciale e consentendo una ricerca comparativa più efficace.

Gli studi sulle espressioni facciali nella comunicazione animale sono essenziali. Tuttavia, i metodi di ispezione manuale sono pratici solo per piccoli insiemi di dati. Le tecniche di deep learning possono aiutare a decodificare le configurazioni facciali associate alle vocalizzazioni su grandi insiemi di dati. Lo studio di UniTo, in particolare, indaga se si possano individuare le espressioni associate all’apertura della bocca e alle emissioni vocali.

“Quando abbiamo iniziato questo studio, tre anni fa, l’applicazione delle tecniche di deep learning al riconoscimento delle espressioni facciali di specie che non fossero l’uomo era un territorio completamente inesplorato. Oggi siamo di fronte a un progresso importante dal punto di vista tecnologico che potrà trovare ulteriore applicazione su specie finora ignorate e consentirà di condurre studi comparativi su larga scala”, spiega Filippo Carugati, dottorando di Scienze Biologiche e Biotecnologie Applicate e primo autore del lavoro.

Grazie alla presenza di una stazione di ricerca nella foresta di Maromizaha, in Madagascar, studenti e dottorandi dell’Università di Torino hanno potuto riprendere gli animali in natura, facendo sì che quanto indagato riguardasse non solo gibboni filmati in cattività ma anche lemuri indri e sifaka registrati in ambiente naturale. Durante lo studio sono stati utilizzati algoritmi di apprendimento automatico per classificare i gesti vocalizzati e non vocalizzati nelle diverse specie. Gli algoritmi hanno mostrato tassi di classificazione corretta superiori alla norma, con alcuni che hanno superato il 90%.

“Lo studio delle espressioni facciali di scimmie e lemuri è storicamente legato ad analisi fortemente soggettive, in cui le scelte dell’operatore talvolta rischiano di influenzare i risultati delle ricerche, senza contare i tempi notevoli che coinvolgono necessariamente il training e il lavoro degli operatori. Con questo studio abbiamo dimostrato come, allenando gli algoritmi su una percentuale di dati inferiori al 5%, si possano ottenere elevatissime percentuali di identificazione corretta delle espressioni associate alla produzione di vocalizzazione rispetto a quelle associate ad altre situazioni. Percentuali anche superiori al 95%”, aggiunge il Prof. Marco Gamba, zoologo, senior author del progetto e presidente del Corso di Laurea Magistrale ‘Evoluzione del Comportamento Animale e dell’Uomo’.

Con l’utilizzo dell’intelligenza artificiale, una ricerca ha cercato di riconoscere le espressioni facciali di lemuri e gibboni, facilitando l’indagine. Nell’immagine, lemuri indri. Foto © Filippo Carugati

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Area Relazioni Esterne e con i Media Università degli Studi di Torino

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COORDINAZIONE E REGOLARITÀ RITMICA TIPICAMENTE UMANE TROVATE IN UN ALTRO PRIMATE

I ricercatori dell’Università di Torino, studiando canti di gibboni in natura e in cattività, hanno riscontrato somiglianze ritmiche con gli esseri umani e con altre specie di primati

Oggi, mercoledì 11 gennaio 2023, sulla prestigiosa rivista scientifica Proceedings of the Royal Society B è stato pubblicato l’articolo “Isochrony and rhythmic interaction in ape duetting”, coordinato dai ricercatori dell’Università di Torino, della King Mongkut’s University of Technology Thonburi di Bangkok e dell’Istituto Max Planck di Psicolinguistica di Nijmegen. Attraverso questa ricerca gli autori hanno studiato le vocalizzazioni dei gibboni dalle mani bianche, tra i più famosi primati che cantano duettando, registrate sia in alcuni parchi zoologici italiani, sia nelle foreste della Thailandia.

I ricercatori hanno osservato come questi canti posseggano delle regolarità ritmiche in parte simili a quelli della musica umana. Questa scoperta si inserisce in un progetto a lungo termine dell’Università di Torino e dell’Istituto Max Planck di Psicolinguistica sui tratti musicali condivisi da specie diverse. Questo filone di ricerca ha come obiettivo quello di far luce sulla biologia e l’evoluzione di ritmo e musica nella nostra specie.

Il team di ricerca internazionale, guidato dai ricercatori senior Marco Gamba (Università di Torino), Tommaso Savini (King Mongkut’s University) e Andrea Ravignani (Max Planck Institute), si è messo alla ricerca di abilità musicali nei primati.

“Da molto tempo cerchiamo di capire quali tratti della musicalità siano condivisi tra specie diverse – dichiara Andrea Ravignani – ma lo studio degli aspetti ritmici del canto dei primati è davvero agli albori. In questo studio abbiamo indagato il legame tra isocronia, quanto un ritmo individuale è regolare, e sincronia, quanto due individui si coordinano ritmicamente, in un animale non umano”.

Una parte del gruppo di ricerca si era già occupata dei canti di un altro primate cantante, il lemure Indri indri del Madagascar, ma i ricercatori volevano confrontare quei risultati con una specie di primate antropomorfo, come i gibboni. Inoltre, avevano come obiettivo quello di far luce sugli effetti di interazione che si manifestano durante i duetti di questi gibboni.

“La presenza di ritmi categorici, come l’isocronia, – dichiara Teresa Raimondi, dottoranda di Scienze Biologiche e Biotecnologie Applicatee prima autrice del lavoro – è una caratteristica musicale universale presente in tutte le culture umane che qui osserviamo anche in un primate antropomorfo come il gibbone lar. Abbiamo anche dimostrato che l’aumento della frequenza di emissione delle vocalizzazioni durante il canto è legata complessivamente ad un aumento dell’isocronia, suggerendo che i vincoli fisiologici respiratori svolgono un ruolo nel determinare la struttura ritmica del canto”.

Giovanni Boris Di Panfilo ha registrato i canti dei gibboni dalle mani bianche allo Huai Kha Khaeng Wildlife Sanctuary in Thailandia, Matteo Pasquali e Martina Zarantonello, come Di Panfilo, studenti della laurea magistrale Evoluzione del Comportamento Animale e dell’Uomo, hanno invece lavorato su gruppi familiari in cattività presso il Parco Zoo Falconara e il Parco Faunistico Cappeller vicino a Bassano del Grappa.

“L’isocronia appare anche modulata a seconda del contesto di emissione. – dichiara Marco Gamba, docente del Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell’Università di Torino – Questi animali paiono essere più isocroni quando duettano rispetto a quando cantano da soli. Abbiamo anche osservato una causalità statistica tra le note di un individuo e le note di un altro individuo. Questi studi aprono nuove prospettive di indagine in ottica comparativa e partecipano alla costruzione di un mosaico delle capacità musicali nelle specie animali”.

Coordinazione e regolarità ritmica tipicamente umane trovate in un altro primate, nei gibboni dalle mani bianche. Foto di Giovanni Di Panfilo

Articolo:

Raimondi T, Di Panfilo G, Pasquali M, Zarantonello M, Favaro L, Savini T, Gamba M, Ravignani A. 2022 Isochrony and rhythmic interaction in ape duetting. Proc. R. Soc. B 20222244. https://doi.org/10.1098/rspb.2022.2244

Testo e foto dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino

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