Цивилизация
Пчелы способны вычитать и складывать, используя символы для математических операций, выяснили ученые из Мельбурнского университета. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Еще несколько десятилетий назад ученые считали, что на такие действия способны лишь люди и некоторые другие высокоуровневые приматы. Однако в дальнейшем оказалось, что дельфины понимают, что такое ноль, а попугаи и даже некоторые пауки способны решать простые примеры.
«Результаты исследований поставили под сомнение идею о том, что в человеческом мозге есть нечто особенное», — отмечает Адриан Дайер, ведущий автор исследования.
В 2018 году он и его коллеги выяснили, что пчелам знакомо понятие нуля. Ученые показывали пчелам две карточки, на которых было изображено разное количество объектов. Подлетая туда, где объектов меньше, пчелы получали подкрепление в виде сладкого вознаграждения. Если же объектов было больше, пчел за карточкой ждал горький хинин. В итоге насекомые в 80% случаев летели туда, где объектов было меньше.
Дальше условия эксперимента усложнили: пчелам предстояло лететь либо к абсолютно пустой области, либо к области, где располагались от одного до шести объектов. Оказалось, что даже в этом случае пчелы поняли, что отсутствие предметов тоже значит «меньше».
Это удивило исследователей — в мозге пчел менее миллиона нейронов, в то время как в человеческом мозге их около 86 млрд.
«У пчел очень маленький мозг и совершенно другая архитектура мозга. Тем не менее, они выполняют те задачи, на которые, как считалось ранее, способны только люди», — говорит Дайер.
Теперь же оказалось, что пчелы способны справляться и с простыми математическими задачками.
Для нового исследования команда Дайера отобрала 14 медоносных пчел. Пчела оказывалась в Y-образном лабиринте, где видела от одной до пяти геометрических фигур желтого или синего цвета. Синий цвет означал, что необходимо выполнить операцию сложения (+1), желтый — вычитания (-1). В левой и правой сторонах лабиринта тоже находились геометрические фигуры — на одну больше и на одну меньше, чем в задании. Если пчела выбирала правильный вариант ответа, то получала сладкую воду, если неправильный — хинин.
Поначалу пчелы не понимали, что им нужно делать, но примерно через 100 повторений усвоили правила. Спустя несколько часов исследователям удалось добиться точности результатов в 64-72% случаев, что было явно выше, чем при случайном угадывании.
«Числовые операции, такие, как сложение и вычитание, являются сложными, так как включают два уровня обработки, — отмечают исследователи. — Первый уровень требует, чтобы пчела постигла значение числовых атрибутов. Второй — чтобы она мысленно манипулировала ими в памяти».
Кроме этих двух процессов пчелы были должны еще и оперировать числами, прибавляя или отнимая единицу. При этом само число «один» никак не было визуализировано — все процессы происходили в рабочей памяти насекомого.
Но зачем понимание чисел нужно самим пчелам?
Возможно, эта способность развилась потому, что пчелам приходится обрабатывать много информации, когда они движутся от цветка к цветку, собирая пыльцу и нектар, предполагает Драйер. Другое возможное объяснение — нейропластичность, свойство мозга меняться под действием опыта. Иными словами, пчелы могут быть незнакомы с концепцией чисел и счета, но способны ее освоить.
Точно так же и маленькие дети обычно знакомятся с базовыми понятиями математики в 4-5 лет, но это не значит, что они не могут освоить их раньше, говорит Драйер.
В перспективе он планирует выяснить, способны ли пчелы решать более сложные примеры — например, последовательно прибавлять или отнимать несколько единиц от числа.
Подобные исследования способны внести вклад в развитие систем искусственного интеллекта, убеждены исследователи. Один из актуальных вопросов сегодня — насколько хорошо компьютеры могут самостоятельно изучать новые проблемы.
«Наши результаты показывают, что изучение символьных арифметических операторов для сложения и вычитания возможно и с помощью миниатюрного мозга, — поясняют ученые. — Это говорит о том, что можно создать новые способы работы с правилами и рабочей памятью, чтобы ускорить обучение ИИ».
Кроме того, авторы работы надеются, что новые данные позволят больше узнать о том, как навыки счета развились независимо и во многих человеческих культурах.