Inget språk har ord för allt blått i ett vindfyllt hav eller grönt och guld på en vildblommaäng på sensommaren. Globalt, olika språk har delat upp färgvärlden med sina egna etiketter, från bara några till dussintals.

Frågan om hur människor har gjort detta – tillskriva en ändlig vokabulär till mångfalden av märkbara färger – har studerats länge, och konsekventa mönster har uppstått, även över väldigt olika språk och kulturer. Ändå kvarstår små skillnader mellan språk, och vad som är mindre förstådd är hur de olika kommunikativa behoven hos lokala kulturer driver dessa skillnader. Behöver vissa kulturer prata om vissa färger mer än andra, och hur formar det deras språk?

I en ny studie, forskare ledda av Colin Twomey, en postdoc i Penns MindCORE-program, och Joshua Plotkin, en professor vid högskolans biologiavdelning, ta itu med dessa frågor, utveckla en algoritm som kan sluta sig till en kulturs kommunikativa behov – det är absolut nödvändigt att prata om vissa färger – med hjälp av tidigare insamlad data från 130 olika språk.

Deras resultat understryker att kulturer över hela världen skiljer sig åt i deras behov av att kommunicera om vissa färger. Länkar nästan alla språk, dock, är en betoning på att kommunicera om varma färger – röda och gula – som är kända för att dra det mänskliga ögat och som överensstämmer med färgerna på mogna frukter i primats dieter.

Arbetet, ett samarbete som inkluderade Penn-lingvisten Gareth Roberts och psykologen David Brainard, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Det faktum att färgordförråd kan vara en effektiv representation av färgernas kommunikativa behov är en idé som har funnits i 20 år, " säger Twomey. "Det slog mig att, OK, om detta är vår idé om hur färgordförråd bildas, då kunde vi gå baklänges och fråga, "Väl, vilka kommunikativa behov skulle ha varit nödvändiga för att detta ordförråd skulle nå sin nuvarande form?" Det är ett svårt problem, men jag hade en intuition att det var en lösbar sådan."

"Färgordsproblemet är ett klassiskt:Hur kartlägger man färgernas oändlighet till ett diskret antal ord?" säger Plotkin. "Colin lade märke till en evolutionär tolkning av problemet. Det är som om de olika termerna konkurrerar om vilka färger de kommer att användas för att representera. Det var en viktig matematisk insikt som gör att vi kan sluta oss till färgernas kommunikativa behov på vart och ett av dessa 130 språk ."

Studien förlitade sig på en robust datauppsättning känd som World Color Survey, insamlade för mer än 50 år sedan av antropologen Brent Berlin och lingvisten Paul Kay. Reser till 130 språkliga samhällen över hela världen, Berlin och Kay presenterade som modersmål samma 330 färgmarkeringar. De fann att även helt olika språk tenderade att gruppera färger på ungefär samma sätt. Vad mer, när de bad talare att identifiera brännfärgen för en viss namngiven färg - den "rödaste röda" eller "grönaste gröna" - var högtalarnas val mycket lika mellan olika språk.

"Deras resultat var så häpnadsväckande, " säger Plotkin. "De krävde förklaring."

Betydande forskning följde, varav några antydde att en viktig orsak till de anmärkningsvärda likheterna mellan språkens färgvokabulär kom ner till fysiologi.

"Språken skiljer sig, kulturer skiljer sig åt, men våra ögon är desamma, säger Plotkin.

Men en annan anledning till de övergripande likheterna kan vara att människor, oavsett vilket språk de talar, är mer intresserade av att prata om vissa färger än andra.

Penn-teamet använde data från World Color Survey om brännfärger för att arbeta baklänges, gå från talarnas observationer av den rödaste röda eller grönaste gröna för att sluta sig till det kommunikativa behov som är förknippat med var och en av de 330 färgerna i undersökningen.

"Vad som verkligen var förvånande var att vi kunde använda bara de bästa exemplet färger för att säga vad dessa kommunikativa behov skulle ha varit, säger Twomey.

Forskarna kunde använda den andra delen av World Color Survey-data, om hur språk delade färg, för att validera att deras slutledningsalgoritm kan förutsäga olika språks kommunikativa behov.

Deras analys understryker resultat från tidigare forskning, att varma färger har ett högre kommunikativt behov. "I genomsnitt på olika språk, de röda och gula har 30 gånger större efterfrågan än andra färger, säger Plotkin.

"Ingen bryr sig egentligen om brunaktiga gröna, och pasteller är inte särskilt väl representerade i kommunikativa behov, ", tillägger Twomey.

Forskarna tittade också på befintliga data om fruktätande primater med färgseendesystem som vårt eget. Dessa primater tenderar att äta mogen frukt med färger som stämmer nästan exakt överens med de platser i färgspektrumet med stort kommunikativt behov. "Frukter är ett sätt för en växt att sprida sina frön, åka tur med djuren som äter dem. Fruktproducerande växter har troligen utvecklats för att sticka ut för dessa djur. Förhållandet med färgerna på mogen frukt säger oss att kommunikativa behov sannolikt är relaterade till de färger som sticker ut för oss mest, " säger Twomey. "För att vara tydlig, det här säger inte att vi har de kommunikativa behov vi har eftersom vi behöver kommunicera om frukt specifikt."

Teamets algoritm kunde förutsäga inte bara likheterna utan också skillnaderna mellan språken. Medan betoningen på rött och gult var universell, vissa språk hade också höga kommunikativa behov av blues, medan greener visade sig vara viktiga på andra språk. Forskargruppen fann att några av dessa skillnader var förknippade med biogeografi och avstånd. Kulturer som delade liknande ekoregioner var mer lika i sina kommunikativa behov kring färger, kanske på grund av växter eller djur i den regionen som var viktiga för mat eller annan användning.

Detta förhållningssätt till studiet av kommunikativa behov öppnar många andra områden för studier. "Det här är något som skulle kunna föras till andra system där det finns ett behov av att dela upp lite kognitivt utrymme, säger Twomey, "oavsett om det är ljud, vikt, temperatur, eller något annat."

Och att använda detta ramverk öppnar också möjligheter för att driva olika frågor kring färg och språk.

"Nu när vi har kommit fram till hur ofta folk vill prata om vissa färger idag, vi kan ta en fylogeni av språk och försöka dra slutsatser om vad folk pratade om 500 eller 1, 000 år sedan. Vilka historiska händelser sammanfaller med förändringar i våra behov av att prata om färger?" säger Plotkin. "Det finns massor av arbete kvar att göra här."

Sådana frågor kommer att kräva unika samarbeten som det som MindCORE ger, ett campusnav för studier av mänsklig intelligens och beteende som möjliggjorde detta arbete. "Tvärvetenskapliga frågor som de vi tar upp i vår uppsats tillsammans kan vara utmanande att arbeta med just för att det krävs ett team av experter från olika områden för att svara på dem, " säger Twomey. "Så jag känner mig väldigt lyckligt lottad över att ha fått MindCOREs stöd här på Penn för att sammanställa exakt rätt team för detta problem."