Lautsprecher im Busch: Elefanten-Kommunikation mit KI knacken

Elefanten "trompeten" bei Aufregung oder kommunizieren über weite Strecken, etwa mit anderen Herden, über sogenannte Rumbles. Fünfzehn verschiedene Lautäußerungen sind etwa bei den Afrikanischen Savannenelefanten () bekannt, in gut zwei Drittel der Fälle wird tieffrequent gegrollt. Was die Laute genau bedeuten, ist noch unklar. Die große Hoffnung der Forschenden um Stöger-Horwath ist es, akustische Elefantenkommunikation mittels KI entschlüsseln zu können. Steckt hinter dem Projekttitel "Decoding elephant communication with AI" ein Versprechen? "Wir schauen zunächst einmal: Können wir Laute generieren, die wie ein Elefant klingen?", sagt die renommierte Elefanten-Expertin von der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und Professorin der Universität Wien zur APA. Sollten die KI-Laute die Dickhäuter ansprechen, hätten Verhaltensforscher ein mächtiges Instrument an der Hand - nicht zuletzt zum Schutz der größten Landbewohner unseres Planeten.

In der Provinz Limpopo, rund 130 Kilometer nördlich von Pretoria, leben sieben an Menschen gewöhnte Afrikanische Savannenelefanten. Bei 30 Grad Celsius und eher windigen Verhältnissen widmet sich die Herde dem, was ihr die ausgetrocknete Savanne und ihr Buschwerk zum Ende der trockenen Jahreszeit noch bietet. Sie fressen ungestört, beobachtet von ihren "Handlers" sowie der von Forschungsassistentin Sara Bosch aufgestellten Videokamera plus hochsensiblem Mikrofon. 300 Meter entfernt, für die tierischen Probanden unsichtbar, hat Bioakustiker Jure Železnik einen einige Kilo schweren, für das Abspielen der Infraschall-Rumbles speziell adaptierten Subwoofer positioniert. Es ist die vorletzte von insgesamt 16 Playback-Sessions, die im August und September an verschiedenen Standorten in dem über 300 Hektar großen Gehege westlich von Bela-Bela stattgefunden haben.

Als sich das gerade einmal vier bis fünf Sekunden dauernde Signal mit rund 100 Dezibel abspielt, vibriert dröhnend die Lautsprechermembran. Dann ist es wieder still. Ein reales und ein mit KI rekreiertes Signal pro Session gibt das strenge Versuchsprotokoll vor. Was die Playlist genau bietet, weiß auch Železnik nicht. Erstellt hat sie ÖAW-Mathematiker Daniel Haider zuvor in Wien. Die Feld-Forscher sind "blind", um die Versuche nicht versehentlich zu beeinflussen. Aber: Mit der Anzahl der Versuchstage haben sich die Tiere zunehmend an die präsentierten Reize gewöhnt. Bei den ersten Sessions reagierten die Elefanten deutlicher auf beide Geräusche: "Sie unterbrachen das Fressen oder Baden, sie drängten sich zusammen, waren sehr interessiert, spitzten die Ohren, lauschten oder schnüffelten." Jetzt drehen sie sich nur mehr zum Lautsprecher hin und ihre Aktivitäten verlangsamen sich etwas, hat Železnik beobachtet.

Im Rahmen des vom Wiener Wissenschaftsfonds WWTF geförderten und gemeinsam mit der Fachhochschule St. Pölten betriebenen Projektes hat man ein Machine-Learning-Modell entwickelt, das Elefantenlaute auf Basis realer Rufe künstlich erzeugt. Als Fundgrube für die Daten galt die eigene Sammlung an etwa 8.000 Rufen aus den vergangenen Forschungsjahren. Aus ihnen wurden, u.a. mit Hilfe der Mustererkennung durch KI, etwa 1.000 für das "Elefantensprachmodell" als passend eingestufte Signale aussortiert. Trainiert wurde die KI nur mit Rumbles von erwachsenen Elefantenkühen aus ferneren Reservaten Südafrikas, die zugleich "in einem positiven Kontext aufgenommen wurden - also wohl keine Gefahr symbolisieren", sagt Železnik. Die Grundfrequenz dieser Rumbles liegt bei etwa 15 Hertz (zum Vergleich: Menschen vernehmen Töne in einem Bereich von 20 und 20.000 Hertz).

Das Modell lässt die Wissenschafter - auf Basis ihrer Annahmen, was die Laute bedeuten - Rufe sehr gezielt synthetisieren und diverse akustische Parameter bei der Lautproduktion kontrollieren. "Das, würde ich sagen, ist das Besondere an unserer Verwendung von KI: Wir können so einen Rumble länger oder kürzer machen, mit verschiedenen Frequenzen abspielen oder auch die Parameter von Rumbles eines Individuums auf jenen eines anderen Individuums übertragen", erzählt Železnik. Die aufgenommenen Videos zum Verhalten der "Ellies", wie Sean Hensman, Betreiber von "Adventures With Elephants" (AWE), seine Tiere auch nennt, können in einem ersten Schritt zeigen, ob die KI-Laute per se schon mit all jenen Merkmalen ausgestattet sind, die die Dickhäuter eben "hören" müssen, um darauf zu reagieren.

Auf der Terrasse des Empfangshauses ist eine Gruppe von Besuchern eingetroffen. Sie erwartet laut AWE-Flyer eine "unvergessliche Begegnung mit Elefanten". Der Bulle Chova, das Weibchen Nuanedi mit nur noch einem Stoßzahn, Mutter Shane und ihr Sohn Zambesi wie auch Mussina, die Mutter von Bela, stehen - mit ihren Betreuern - bereit, der Bulle Chishuru ist nicht dabei. In den kommenden 60 Minuten lernen die Gäste, wie es um die großen Säuger in Südafrika bestellt ist und was diese Spezies so besonders macht. Sie sind eingeladen, den Elefanten unter Aufsicht ihrer Betreuer behutsam näher zu kommen, und wer mag, kann etwa auch Elefantenhaut ertasten.

Die internationale Schutzorganisation IUCN listet als gefährdet ("endangered"). Sind für den afrikaweiten Rückgang vor allem Wilderei, Lebensraumverlust und Rückgang des Verbreitungsgebiets verantwortlich, haben sich die Bestände in Südafrika in den letzten Jahrzehnten wieder etwas erholt. Elefanten leben hier in den staatlichen Nationalparks oder den vielen privaten Reservaten, also stets auf umzäuntem Land. Anlässlich des "World Elephant Day" im August verkündete die Regierung einen Bestand von geschätzten 44.000 Individuen.

AWE-Chef Sean Hensman engagiert sich für Bildung und Aufklärung. In den vergangenen 15 Jahren seien über die Beobachtung und Arbeit mit seinen Elefanten aber auch etwa 40 wissenschaftliche Arbeiten entstanden, erzählt er. Auch Stöger-Horwath und ihr Team nutzt der Zugang zu den Elefanten, die an die Anwesenheit von Menschen gewöhnt sind, aber zugleich in dem Reservat, das auch Giraffen, Impalas oder Kuhantilopen vom Zebula-Reservat beherbergt, in einigen Aspekten wie ihre wilden Artgenossen leben. "Das bietet ein sehr kontrolliertes Umfeld", erläutert Železnik. Bei Wildtieren sei das Verhalten viel komplexer.

In Wien steht nun die Auswertung des im Rahmen des WWTF-Projektes gesammelten Videomaterials an. Das größte Glück wäre, so der Bioakustiker, "wenn wir feststellen, dass es keinen großen Unterschied in ihren Reaktionen auf die realen wie auch synthetisierten Signale gibt". Denn das würde bedeuten, dass es "keine Artefakte in unserer akustischen Synthese gibt, die die Elefanten wahrnehmen". Es stünde die Tür weit offen, Laute so zu synthetisieren, dass man mit ihnen Hypothesen aus den vergangenen Jahrzehnten der akustischen Kommunikationsforschung testen kann. Ein Beispiel: Stößt die Matriarchin, das weibliche Leittier der Herde, ein "Let's go rumble" (quasi: "Aufbruch!") aus, folgen ihr daraufhin alle Herdenmitglieder. Über das Elefantensprachmodell könnte man den Rumble auf die Lautäußerung eines Weibchens mit niedrigerem Rang anwenden - und schauen, wie die Herde reagiert.

"Es könnte aber auch sein, dass wir merken, dass die Sprache der Elefanten vielleicht nicht so eine dominante Rolle spielt wie bei uns", zeigt sich Stöger-Horwath vorsichtig. Elefanten haben einen ausgeprägten Geruchssinn und kommunizieren "multimodal" wie der Mensch. "Die verbale Sprache ist bei uns natürlich anders ausgeprägt als bei Tieren", meint die Professorin, die schon diverse Aspekte der Elefanten-Kommunikation - etwa zu multimodalen Begrüßungspraktiken (DOI: 10.1038/s42003-024-06133-5) oder jüngst auch wieder zu Gesten (DOI: 10.1007/s10071-026-02108-7) - zutage beförderte.

An der Elefantensprache und den Infraschall-Rufen im Speziellen fasziniert die Wissenschafterin, "dass wir an etwas, dieser geheimen Sprache arbeiten, die wir nicht wahrnehmen können", so die Autorin zweier populärwissenschaftlicher Bücher, zuletzt "Elefanten - Ihre Weisheit, ihre Sprache und ihr soziales Miteinander" (Brandstätter), die beide zu Wissenschaftsbüchern des Jahres gewählt wurden. Ihre Vision ist es, mit ihrer Arbeit einmal eine Art Informationsaustausch - als Notwendigkeit für die gemeinsame Koexistenz von Mensch und Tier - zu ermöglichen.

Dass für das Verstehen der Riesen dem Menschen nur seine eigene Wahrnehmungswelt zur Verfügung steht, damit auch das Risiko eines Anthropomorphismus besteht, ist kaum umgehbar. Die Zuschreibung von Emotionen sei aber in der Verhaltensbiologie auch nicht mehr ein so großes Tabu wie vor 15 Jahren noch: "Heutzutage sprechen wir durchaus den Tieren Persönlichkeiten zu - auch in einem größeren Bewusstsein: So einzigartig sind wir Menschen gar nicht."

Bis die Sprache der Elefanten - wenn je - entschlüsselt sein wird, "wird es wohl noch etwas dauern", so die Biologin, die schon seit vielen Jahren mit Informatikern wie Matthias Zeppelzauer von der FH St. Pölten oder Mathematikern wie etwa Peter Balazs von der ÖAW zusammenarbeitet. KI kann hier aber auch nur bedingt helfen. Es mangelt derzeit noch an umfassenden Datensätzen, um die Sprachmodelle ausreichend trainieren zu können. Die Datengenerierung, etwa über vermehrt mit Sendern ausgestattete Tiere, sei ein großes Thema.

Und bei ihren aktuellen Versuchen noch nicht berücksichtigt ist, "dass Elefanten auch gerne und viel durcheinanderplappern". Die zeitliche Komponente könnte laut Stöger-Horwath eine große Rolle spielen. Zugleich mache sie alles nochmals viel komplizierter - auch für die KI. Denn dann geht es darum, aus dem allgemeinen Lautgewirr, inklusive der Umgebungsgeräusche, herauszuhören, was gerade interessiert.

(Von Lena Yadlapalli/APA)

(S E R V I C E - Forschung von Angela Stöger-Horwath: https://go.apa.at/QcCPdL70 ; Adventures with Elephants: https://www.adventureswithelephants.co.za/ )

Lautsprecher im Busch: Elefanten-Kommunikation mit KI knacken

Über die Autoren

Onlinespiele