Пчёлы способны к базовой математике, показало исследование
Исследователи обнаружили, что пчёлы могут выполнять базовые математические операции. Это открытие расширяет наше понимание взаимосвязи между размером мозга и его вычислительной мощностью.
Основываясь на предыдущем открытии, что медоносные пчёлы понимают концепцию нуля, австралийские и французские учёные решили проверить, могут ли пчёлы выполнять арифметические операции, такие как сложение и вычитание.
Решение математических задач требует сложного уровня когнитивных способностей, включая мысленное оперирование числами, долговременное хранение правил и использование кратковременной рабочей памяти.
Тот факт, что даже миниатюрный мозг медоносной пчелы способен понять базовые математические операции, имеет значение для будущего развития искусственного интеллекта, особенно в области улучшения быстрого обучения.
Новое исследование под руководством учёных из Университета RMIT в Мельбурне (Австралия) показало, что пчёл можно научить распознавать цвета как символические представления для сложения и вычитания, и что они могут использовать эту информацию для решения арифметических задач.
Доцент Адриан Дайер из RMIT отметил, что числовые операции, такие как сложение и вычитание, сложны, поскольку требуют двух уровней обработки информации.
«Вам необходимо удерживать правила сложения и вычитания в долговременной памяти, одновременно мысленно манипулируя заданным набором чисел в кратковременной памяти», — пояснил Дайер.
«Более того, наши пчёлы также использовали кратковременную память для решения арифметических задач, поскольку они научились распознавать "плюс" или "минус" как абстрактные понятия, а не полагаться на визуальные подсказки».
«Наши результаты позволяют предположить, что продвинутые числовые когнитивные способности могут быть гораздо более широко распространены в природе среди животных, чем считалось ранее».
«Если для математики не требуется массивный мозг, это может открыть новые способы интеграции взаимодействия долговременных правил и рабочей памяти в проектирование систем ИИ для улучшения их быстрого обучения новым задачам».
Существуют значительные споры о том, обладают ли животные сложными числовыми навыками или могут их освоить.
Многие виды способны понимать разницу между количествами и использовать это для поиска пищи, принятия решений и решения проблем. Однако числовое познание, такое как точный счёт и арифметические операции, требует более высокого уровня обработки информации.
Предыдущие исследования показали, что некоторые приматы, птицы, младенцы и даже пауки могут складывать и/или вычитать. Новое исследование, опубликованное в Science Advances, добавляет в этот список пчёл.
Как тренировали пчёл
Эксперимент, проведённый аспиранткой Скарлетт Ховард в лаборатории BIDS-Lab (Bio Inspired Digital Sensing-Lab) в RMIT, включал обучение отдельных медоносных пчёл посещать Y-образный лабиринт.
Пчёлы получали вознаграждение в виде сахарной воды за правильный выбор в лабиринте и горький раствор хинина за неправильный.
Поскольку пчёлы возвращаются в места с хорошим источником пищи, они неоднократно прилетали к экспериментальной установке, чтобы получить питание и продолжить обучение.
Влетая в лабиринт, пчела видела набор из 1–5 фигур.
Фигуры были либо синими (что означало, что пчеле нужно прибавить), либо жёлтыми (что означало вычитание).
Увидев начальное число, пчела пролетала через отверстие в камеру принятия решений, где могла выбрать левую или правую сторону лабиринта.
На одной стороне был неверный ответ на задачу, а на другой — правильный ответ (либо +1, либо -1). Правильный ответ менялся случайным образом на протяжении эксперимента, чтобы пчёлы не научились посещать только одну сторону лабиринта.
В начале эксперимента пчёлы делали случайный выбор, пока не могли понять, как решить задачу. В конечном итоге, за 100 учебных попыток, занявших 4–7 часов, пчёлы усвоили, что синий цвет означает +1, а жёлтый — -1. Затем они смогли применять эти правила к новым числам.
Скарлетт Ховард отметила, что способность к базовой математике исторически была важна для развития человеческих обществ, о чём свидетельствует использование арифметики в Египте и Вавилоне около 2000 г. до н.э.
«В наше время мы учимся в детстве, что знак "плюс" означает необходимость сложить две или более величины, а знак "минус" — вычесть», — сказала она.
«Наши результаты показывают, что сложное понимание математических символов как языка, вероятно, доступно многим типам мозга, и это помогает объяснить, как многие человеческие культуры независимо друг от друга развили навыки счёта».