Исследователи обнаружили, что пчелам доступна базовая математика – это значительно расширило наше понимание взаимосвязи между размером мозга и его вычислительными способностями.
Опираясь на то, что медоносные пчелы способны понять концепцию нуля, австралийские и французские ученые решили проверить, могут ли эти летающие насекомые выполнять арифметические операции, такие как сложение и вычитание.
Решение математических задач требует сложного уровня познания, включая комплексное оперирование числами в уме, долгосрочные правила и кратковременную рабочую память.
Открытие того, что даже миниатюрный мозг медоносной пчелы может понять основные математические операции, имеет большое значение для будущего развития искусственного интеллекта, особенно в плане улучшении быстроты его обучения.
Новое исследование, проведенное под руководством исследователей из Университета РМИТ в Мельбурне (Австралия) показало, что пчел можно научить распознавать цвета в качестве символических представлений для сложения и вычитания, и что они могут использовать эту информацию для решения арифметических задач.
Доцент РМИТ Адриан Дайер отметил, что числовые операции, такие как сложение и вычитание, относятся к комплексному типу, так как они требуют двух уровней обработки.
«Вы должны уметь придерживаться правил сложения и вычитания в своей долговременной памяти и одновременно с этим мысленно манипулировать набором заданных чисел в кратковременной памяти», – сообщил Дайер.
«Кроме того, наши пчелы смогли использовать свои кратковременные воспоминания для решения арифметических задач, поскольку они научились распознавать “плюс” или “минус” в виде абстрактных понятий, а не наглядных пособий», – добавил специалист.
«Полученные нами результаты показывают, что продвинутое числовое познание распространено в природе гораздо шире, чем предполагалось ранее. Если для математических действий не требуется большой мозг, то мы можем разработать новые способы включения долгосрочных правил и рабочей памяти, чтобы в итоге улучшить процесс обучения ИИ».
До сих пор продолжаются споры о том, обладают ли животные комплексными вычислительными навыками или могут ли они овладеть ими.
Многие виды способны понять разницу между различными величинами и использовать ее для кормления, принятия решений или преодоления проблем. Но числовое познание, предполагающее определение точных чисел и выполнение арифметических операций, требует более сложного уровня обработки.
Предыдущие исследования показали, что некоторые приматы, птицы, дети и даже пауки могут складывать и/или вычитать. Новая научная работа, опубликованная в журнале Science Advances, добавляет в этот список пчел.
Школа для пчел? Как проходил процесс обучения пчел?
Эксперимент, проведенный кандидатом наук Скарлетт Ховард в лаборатории при РМИТ, включал в себя обучение отдельных пчел путем посещения ими Y-образного лабиринта.
Пчелы получали награду в виде сахарной воды, когда делали правильный выбор в лабиринте. Если же они ошибались, то им выдавали раствор хинина с горьким вкусом.
Медоносные пчелы обязательно возвращаются в то место, которое способно обеспечить их хорошим источником пищи, поэтому они неоднократно прилетали в экспериментальную установку для сбора еды и продолжения обучения.
Когда пчелы влетали во вход в лабиринт, они видели набор элементов в пределах от 1 до 5 фигур.
Фигуры были либо синего цвета, означающие, что пчеле нужно сложить числа, либо желтого цвета, указывающие на то, что ей необходимо было вычесть.
После просмотра начального номера пчела пролетала через отверстие к камере, где ей необходимо было принять решение – лететь к левой или правой стороне лабиринта.
На одной стороне было неправильное решение задачи, а на другой – правильное. Верный ответ менялся случайным образом на протяжении всего эксперимента, чтобы пчелы не научились посещать только одну сторону лабиринта.
В начале эксперимента пчелы делали случайный выбор, пока не смогли понять, как решить задачку. В конце концов, после 100 попыток, которые заняли от 4 до 7 часов, пчелы выяснили, что синий означает +1, а желтый -1. Пчелы смогли затем применить эти правила к новым числам.
Скарлетт Ховард отметила, что способность понять базовую математику сыграла жизненно важную роль в становлении человеческих обществ. Есть немало свидетельств того, что египтяне и вавилоняне использовали арифметику около 2000 лет до нашей эры.
«В современном мире мы с детства узнаем, что означают символы “плюс” и “минус”. Наши результаты показывают, что комплексное понимание математических символов как языка достигается многими видами мозгов. Они также могут помочь в объяснении того, как много человеческих культур развили навыки счета независимо друг от друга», – добавил Ховард.