Bolehkah kita mempunyai kiraan semua sel sarang lebah? dari www.shutterstock.com

Honeybee yang rendah hati boleh menggunakan simbol untuk melakukan matematik asas termasuk penambahan dan penolakan, menunjukkan penyelidikan baru yang diterbitkan hari ini dalam jurnal Kemajuan sains.

Bee mempunyai otak kecil - tetapi mereka boleh belajar aritmetik asas.

{youtube}kCucnmIULGU{/youtube}

Walaupun memiliki otak yang mengandungi kurang daripada satu juta neuron, bumbung baru-baru ini menunjukkan ia boleh menguruskan masalah kompleks seperti memahami konsep sifar.

Honeybees adalah model bernilai tinggi untuk meneroka soalan mengenai neurosains. Dalam kajian terbaru kami, kami memutuskan untuk menguji sama ada mereka boleh belajar untuk melakukan operasi aritmetik mudah seperti penambahan dan penolakan.

Operasi tambahan dan penolakan

Sebagai kanak-kanak, kita belajar bahawa simbol ditambah (+) bermaksud kita perlu menambah dua atau lebih kuantiti, manakala simbol minus (-) bermakna kita perlu mengurangkan jumlah antara satu sama lain.

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita memerlukan memori jangka panjang dan jangka pendek. Kami menggunakan memori bekerja (jangka pendek) untuk menguruskan nilai berangka semasa menjalankan operasi, dan kami menyimpan peraturan untuk menambah atau menolak dalam memori jangka panjang.

Walaupun keupayaan untuk melakukan aritmetik seperti menambah dan menolak adalah tidak mudah, ia adalah penting dalam masyarakat manusia. Orang Mesir dan Babilonia menunjukkan bukti menggunakan aritmetik sekitar 2000BCE, yang mungkin berguna - sebagai contoh - untuk mengira stok langsung dan mengira nombor baru apabila lembu dijual.

Adegan ini menggambarkan kiraan lembu (disalin oleh Ahli Mesir Mesir Lepsius). Di dalam daftar tengah kita melihat lembu 835 bertanduk di sebelah kiri, di belakang mereka terdapat beberapa haiwan 220 dan pada kambing 2,235 yang betul. Di bahagian bawah senarai kita melihat keldai 760 di kambing kiri dan 974 di sebelah kanan. Commons Commons, CC BY

Tetapi apakah perkembangan pemikiran aritmetik memerlukan otak primata yang besar, atau adakah haiwan lain menghadapi masalah yang sama yang membolehkan mereka memproses operasi aritmetik? Kami menerokai ini dengan menggunakan biji madu itu.

Bagaimana untuk melatih lebah

Honeybees adalah tempat penampan utama - yang bermaksud lebah yang berpengalaman akan kembali ke tempat jika lokasi itu menyediakan sumber makanan yang baik.

Kami menyediakan lebah dengan kepekatan air gula yang tinggi semasa eksperimen, jadi lebah individu (semua wanita) terus kembali ke eksperimen untuk mengumpul pemakanan untuk sarang.

Dalam persediaan kami, apabila lebah memilih nombor yang betul (lihat di bawah) dia menerima ganjaran air gula. Sekiranya dia membuat pilihan yang salah, dia akan menerima penyelesaian kuinine yang pahit.

Kami menggunakan kaedah ini untuk mengajar lebah individu untuk mempelajari tugas tambahan atau penolakan selama empat hingga tujuh jam. Setiap kali lebah menjadi penuh dia kembali ke sarang, kemudian kembali ke eksperimen untuk terus belajar.

Penambahan dan pengurangan dalam lebah

Honeybees dilatih secara individu untuk melawat radas berbentuk maze Y.

Lebah akan terbang ke pintu masuk maze Y dan melihat pelbagai unsur yang terdiri dari satu hingga lima bentuk. Bentuknya (sebagai contoh: bentuk persegi, tetapi banyak pilihan bentuk digunakan dalam eksperimen sebenar) akan menjadi salah satu daripada dua warna. Blue bermaksud lebah harus melakukan operasi tambahan (+ 1). Sekiranya bentuknya kuning, lebah harus melakukan operasi penolakan (- 1).

Untuk tugas sama ada tambah atau tolak satu, satu pihak akan mengandungi jawapan yang salah dan pihak yang lain akan mengandungi jawapan yang betul. Sisi rangsangan telah diubah secara rawak sepanjang eksperimen, supaya lebah tidak akan belajar untuk hanya melawat satu sisi labirin Y.

Selepas melihat nombor awal, lebah masing-masing akan terbang melalui lubang ke ruang keputusan di mana ia boleh memilih untuk terbang ke kiri atau kanan labirin Y bergantung kepada operasi yang telah dilatih.

Peralatan Y-maze yang digunakan untuk latihan lebah madu. Scarlett Howard

Pada permulaan percubaan, lebah membuat pilihan rawak sehingga mereka dapat menyelesaikan masalahnya. Akhirnya, melalui ujian pembelajaran 100, lebah belajar bahawa biru bermaksud + 1 sedangkan kuning bermaksud -1. Lebah kemudian boleh memohon peraturan untuk nombor baru.

Semasa ujian dengan nombor novel, lebah adalah betul sebagai tambahan dan pengurangan satu unsur 64-72% pada masa itu. Prestasi lebah pada ujian adalah jauh berbeza daripada apa yang kita harapkan jika lebah memilih secara rawak, yang disebut prestasi tahap peluang (50% betul / salah)

Oleh itu, "sekolah lebah" kami di dalam maze Y membenarkan lebah untuk belajar bagaimana menggunakan pengendali aritmetik untuk menambah atau menolak.

Kenapa ini satu soalan kompleks untuk lebah?

Operasi berangka seperti penambahan dan penolakan adalah soalan rumit kerana mereka memerlukan dua peringkat pemprosesan. Tahap pertama memerlukan lebah untuk memahami nilai atribut berangka. Tahap kedua memerlukan lebah untuk memanipulasi ciri-ciri berangka mental dalam memori kerja.

Sebagai tambahan kepada dua proses ini, lebah juga harus melakukan operasi aritmetik dalam memori kerja - angka "satu" yang akan ditambah atau ditolak tidak hadir secara visual. Sebaliknya, idea ditambah satu atau tolak "satu" adalah konsep abstrak yang lebah terpaksa menyelesaikan sepanjang latihan.

Menunjukkan bahawa lebah dapat menggabungkan aritmetik mudah dan pembelajaran simbolik telah mengenal pasti pelbagai bidang penyelidikan untuk berkembang, seperti sama ada haiwan lain boleh menambah dan menolak.

Implikasi untuk AI dan neurobiologi

Terdapat banyak minat dalam AI, dan seberapa baik komputer dapat membolehkan pembelajaran sendiri mengenai masalah novel.

Penemuan baru kami menunjukkan bahawa pengendali aritmetik simbol pembelajaran untuk membolehkan penambahan dan penolakan mungkin dengan otak kecil. Ini menunjukkan mungkin ada cara baru untuk menggabungkan interaksi kedua-dua peraturan jangka panjang dan memori kerja ke dalam reka bentuk untuk meningkatkan pembelajaran AI pesat masalah baru.

Selain itu, penemuan kami menunjukkan bahawa pemahaman simbol matematik sebagai bahasa dengan pengendali adalah sesuatu yang banyak otak mungkin dapat dicapai, dan membantu menjelaskan berapa banyak kebudayaan manusia yang membangunkan kemahiran numeracy secara bebas.

Tentang Pengarang

Scarlett Howard, calon PhD, Universiti RMIT; Adrian Dyer, Profesor Madya, Universiti RMIT, dan Jair Garcia, rakan penyelidik, Universiti RMIT

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon