האם נוכל לספור בבקשה את כל תאי חלת הדבש? מתוך www.shutterstock.com
דבורת הדבש הצנועה יכולה להשתמש בסמלים לביצוע מתמטיקה בסיסית כולל חיסור וחיסור, כך עולה ממחקר חדש שפורסם היום בכתב העת. התקדמות מדע.
לדבורה יש מוח זעיר - אך הם יכולים ללמוד חשבון בסיסי.
{youtube}kCucnmIULGU{/youtube}
למרות שיש לו מוח המכיל פחות ממיליון נוירונים, דבורת הדבש הראתה לאחרונה שהיא יכולה לנהל בעיות מורכבות - כמו הבנת המושג אפס.
דבורי דבש הן מודל ערכי גבוה לחקר שאלות בנושא מדעי המוח. במחקר האחרון שלנו החלטנו לבדוק אם הם יכולים ללמוד לבצע פעולות חשבון פשוטות כגון חיבור וחיסור.
פעולות חיבור וחיסור
כילדים אנו למדים שסמל פלוס (+) פירושו שעלינו להוסיף שתי כמויות או יותר, בעוד שסמל מינוס (-) פירושו שעלינו לחסר כמויות זו מזו.
כדי לפתור בעיות אלו, אנו זקוקים לזיכרון לטווח הארוך וגם לטווח הקצר. אנו משתמשים בזיכרון עבודה (לטווח קצר) כדי לנהל את הערכים המספריים בזמן ביצוע הפעולה, ואנו שומרים את הכללים להוספה או חיסור בזיכרון לטווח הארוך.
למרות שהיכולת לבצע חשבון כמו הוספה וחיסור אינה פשוטה, היא חיונית בחברות אנושיות. המצרים והבבלים להראות ראיות לשימוש בחשבון בסביבות שנת 2000 לפנה"ס, מה שהיה מועיל - למשל - לספור מלאי חי ולחשב מספרים חדשים כאשר נמכרו הבקר.
סצנה זו מתארת ספירת בקר (שהועתק על ידי האגיפטולוג לפסיוס). במרשם האמצעי אנו רואים 835 בקר בקרניים משמאל, ממש מאחוריהם כ -220 בעלי חיים ומימין 2,235 עזים. במרשם התחתון אנו רואים 760 חמורים משמאל ו 974 עזים מימין. ויקימדיה, CC BY
אך האם פיתוח חשיבה חשבונית מצריך מוח פרימטי גדול, או שמא בעלי חיים אחרים נתקלים בבעיות דומות המאפשרות להם לעבד פעולות חשבון? בדקנו זאת באמצעות דבורת הדבש.
איך לאמן דבורה
דבורי דבש הן מזונות מקום מרכזיים - מה שאומר שדבורה מזונה תחזור למקום אם המיקום מספק מקור אוכל טוב.
אנו מספקים לדבורים ריכוז גבוה של מי סוכר במהלך ניסויים, ולכן דבורים בודדות (כולן נקבות) ממשיכות לחזור לניסוי כדי לאסוף תזונה לכוורת.
במערך שלנו, כאשר דבורה בוחרת מספר נכון (ראה להלן) היא מקבלת פרס של מי סוכר. אם תבחר בחירה לא נכונה, היא תקבל פתרון כינין בטעם מר.
אנו משתמשים בשיטה זו כדי ללמד דבורים בודדות ללמוד את משימת החיבור או החיסור במשך ארבע עד שבע שעות. בכל פעם שהדבורה התמלאה היא חזרה לכוורת, ואז חזרה לניסוי כדי להמשיך ללמוד.
חיבור וחיסור בדבורים
דבורי דבש הוכשרו באופן אינדיבידואלי לבקר במנגנון בצורת מבוך Y.
הדבורה הייתה עפה לכניסה למבוך ה- Y וצופה במערך של אלמנטים המורכבים בין צורה אחת לחמש. הצורות (למשל: צורות מרובעות, אך אפשרויות צורה רבות הועסקו בניסויים בפועל) יהיו אחת משני צבעים. הכחול התכוון שהדבורה צריכה לבצע פעולת הוספה (+ 1). אם הצורות היו צהובות, הדבורה תצטרך לבצע פעולת חיסור (- 1).
למשימה של פלוס מינוס אחד, צד אחד יכיל תשובה שגויה והצד השני יכיל את התשובה הנכונה. צד הגירויים השתנה באופן אקראי לאורך כל הניסוי, כך שהדבורה לא תלמד לבקר רק בצד אחד של מבוך ה- Y.
לאחר צפייה במספר ההתחלתי, כל דבורה הייתה עפה דרך חור לתא החלטה, שם היא יכולה לבחור לטוס לצד שמאל או ימין של מבוך ה- Y, בהתאם לפעולה אליה הוכשרה.
מנגנון Y-labyrint המשמש לאימון דבורי דבש. סקרלט האוורד
בתחילת הניסוי, דבורים עשו בחירות אקראיות עד שהן יכלו להבין כיצד לפתור את הבעיה. בסופו של דבר, מעל 100 ניסויי למידה, דבורים למדו שכחול פירושו +1 ואילו צהוב פירושו -1. לאחר מכן יכלו דבורים להחיל את הכללים על מספרים חדשים.
במהלך בדיקה עם מספר חדש, הדבורים היו נכונות בתוספת וחיסור של אלמנט אחד 64-72% מהמקרים. ביצועי הדבורה במבחנים היו שונים באופן משמעותי ממה שהיינו מצפים אם דבורים היו בוחרות באופן אקראי, הנקרא ביצועי רמת סיכוי (50% נכונים / לא נכונים)
לפיכך, "בית הספר לדבורים" שלנו במבוך ה- Y אפשר לדבורים ללמוד כיצד להשתמש במפעילי חשבון כדי להוסיף או לחסר.
מדוע זו שאלה מורכבת לדבורים?
פעולות מספריות כגון חיבור וחיסור הן שאלות מורכבות מכיוון שהן דורשות שתי רמות עיבוד. הרמה הראשונה דורשת דבורה כדי להבין את הערך של תכונות מספריות. המישור השני מחייב את הדבורה לתפעל נפשית תכונות מספריות בזיכרון העבודה.
בנוסף לשני התהליכים הללו, היו על הדבורים לבצע את פעולות החשבון בזיכרון העבודה - המספר "אחד" שיש להוסיף או לחסר לא היה קיים מבחינה ויזואלית. במקום זאת, הרעיון של פלוס אחד או מינוס "אחד" היה מושג מופשט שהדבורים נאלצו לפתור במהלך ההדרכה.
מראה כי דבורה יכולה לשלב חשבון פשוט ולמידה סימבולית זיהה תחומי מחקר רבים להתרחב אליהם, כמו האם בעלי חיים אחרים יכולים להוסיף ולהחסיר.
השלכות על AI ונוירוביולוגיה
יש הרבה עניין ב- AI, ועד כמה מחשבים יכולים לאפשר למידה עצמית של בעיות חדשות.
הממצאים החדשים שלנו מראים כי למידת אופרטורים חשבוניים סימבוליים המאפשרים חיבור וחיסור אפשרית במוח זעיר. זה מצביע על כך שישנן דרכים חדשות לשלב אינטראקציות בין כללים ארוכי טווח והן זיכרון עבודה בתכנונים כדי לשפר למידה מהירה של AI של בעיות חדשות.
כמו כן, ממצאינו מראים כי הבנת סמלי המתמטיקה כשפה עם אופרטורים היא דבר שמוח רבים ככל הנראה יכולים להשיג, ועוזרת להסביר כמה תרבויות אנושיות פיתחו באופן עצמאי מיומנויות ספרות.
על המחבר
סקרלט האוורד, מועמדת לתואר שלישי, אוניברסיטת רמיט; אדריאן דייר, פרופסור חבר, אוניברסיטת רמיטוג'איר גרסיה, עמית מחקר, אוניברסיטת רמיט
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
