Пчёлы понимают концепцию нуля
Учёные обнаружили, что медоносные пчёлы способны понимать концепцию нуля, что ставит их в элитный клуб умных животных, способных постичь абстрактное математическое понятие "ничего".
Это неожиданное открытие, демонстрирующее, что даже крошечный мозг может понимать сложные абстрактные концепции, открывает возможности для новых, более простых подходов к разработке искусственного интеллекта.
В исследовании, опубликованном в журнале Science, австралийские и французские исследователи проверили, могут ли пчёлы ранжировать числовые величины и понимать, что ноль находится в нижней части числовой последовательности.
Доцент Адриан Дайер из Университета RMIT (Мельбурн, Австралия) отметил, что число ноль — основа современной математики и технологического прогресса.
"Ноль — сложная для понимания концепция, и математический навык работы с ним даётся нелегко — детям требуется несколько лет, чтобы его усвоить", — сказал Дайер.
"Мы долго считали, что только люди обладают интеллектом для понимания этой концепции, но недавние исследования показали, что мозг обезьян и птиц тоже на это способен. До сих пор мы не знали, могут ли насекомые также понимать ноль".
Помимо своей ключевой роли опылителя, медоносная пчела — исключительный модельный вид для изучения когнитивных способностей насекомых. Предыдущие исследования показали, что они могут обучаться сложным навыкам у других пчёл и даже понимать абстрактные концепции, такие как сходство и различие.
Однако мозг пчелы содержит менее 1 миллиона нейронов — по сравнению с 86 миллиардами нейронов человеческого мозга. Было мало известно о том, как мозг насекомых справится с тестированием такого важного числового навыка.
Исследовательница RMIT Скарлетт Ховард решила проверить понимание нуля у пчёл. Отдельных пчёл пометили для лёгкой идентификации и приманивали к специально разработанному испытательному аппарату.
Пчёл обучали выбирать изображение с наименьшим количеством элементов, чтобы получить награду в виде сахарного раствора. Например, пчёлы научились выбирать три элемента, когда им предъявляли три против четырёх, или два элемента при выборе между двумя и тремя.
Когда Ховард периодически тестировала пчёл, предлагая изображение без элементов против изображения с одним или несколькими элементами, пчёлы понимали, что набор "ноль" является меньшим числом — несмотря на то, что никогда ранее не сталкивались с "пустым множеством".
Дайер, исследователь из Bio Inspired Digital Sensing-Lab (BIDS-Lab) в Центре цифровой этнографии RMIT, отметил, что эти открытия открывают путь к новому пониманию того, как разные мозги могут представлять ноль.
"Это сложная нейробиологическая проблема", — сказал он. "Нейронам относительно легко реагировать на стимулы, такие как свет или наличие объекта, но как мы или даже насекомое понимаем, что такое "ничего"? Как мозг представляет "ничего"? Могли ли пчёлы и другие животные, собирающие много пищевых объектов, развить специальные нейронные механизмы для восприятия нуля?"
"Если пчёлы могут освоить такой, казалось бы, продвинутый математический навык, который мы не находим даже в некоторых древних человеческих культурах, возможно, это открывает дверь для рассмотрения механизма, позволяющего животным и нам самим понять концепцию "ничего"".
Одна из проблем в развитии искусственного интеллекта — научить роботов работать в очень сложных средах, отметил Дайер.
"Перейти дорогу просто для взрослого человека: мы понимаем, что если нет приближающихся машин, велосипедов или трамваев, то, вероятно, можно переходить. Но что такое ноль? Как нам представить его для такого множества сложных классов объектов, чтобы принимать решения в сложных средах?"
"Если пчёлы могут воспринимать ноль с мозгом менее чем из миллиона нейронов, это говорит о том, что существуют простые и эффективные способы научить ИИ новым трюкам".
Исследование проводилось в Австралии и Франции и включало множество контрольных экспериментов для подтверждения результатов.
Соавтор исследования, доктор Аурор Аваргюс-Вебер из Университета Тулузы (Франция), сказала: "Открытие, что пчёлы могут демонстрировать такое сложное понимание чисел, было действительно удивительным, учитывая размер их крошечного мозга. Таким образом, большой мозг не обязателен для игры с числами. Эта способность, вероятно, присуща многим другим животным".
Статья "Числовое упорядочивание нуля у медоносных пчёл" опубликована в журнале Science.