Pszczeli umysł potrafi więcej, niż dotychczas sądziliśmy

Pszczeli umysł potrafi więcej, niż dotychczas sądziliśmy

Czy zastanawialiście się kiedykolwiek, co dzieje się w umyśle pszczoły podczas zbierania nektaru? Badania naukowe sugerują, że te niezwykłe owady mają zdolności matematyczne, które wykraczają daleko poza nasze dotychczasowe wyobrażenia. Okazuje się, że pszczoły miodne potrafią nie tylko liczyć, ale także rozróżniać liczby parzyste od nieparzystych!

Jak pszczoły stały się matematykami? Metoda eksperymentu

Naukowcy z Uniwersytetu Paula Sabatiera w Tuluzie (Francja), we współpracy z badaczami z Australii, przeprowadzili serię eksperymentów, aby udowodnić, że pszczoły potrafią posługiwać się abstrakcyjnymi pojęciami matematycznymi. Zrekrutowano 26 pszczół miodnych, które oznaczono kolorami, by móc śledzić ich indywidualne zachowania.

Eksperymenty odbywały się w specjalnym aparacie z pionowo obracającym się ekranem, na którym prezentowano bodźce wizualne w postaci czarnych elementów (kół, kwadratów, rombów i trójkątów) na białym tle. Rozmieszczenie elementów było losowo zmieniane, aby pszczoły nie mogły korzystać ze wskazówek pozycyjnych, a jedynie z liczby elementów.

W fazie treningu pszczoły uczono kojarzyć nagrodę (słodki syrop) z określoną kategorią liczb – parzystych lub nieparzystych. Na przykład, jedna grupa pszczół była nagradzana za lądowanie na platformie pod obrazem z parzystą liczbą elementów (np. 2, 4, 6), a druga grupa za wybór obrazu z liczbą nieparzystą (np. 1, 3, 5). Nieprawidłowe wybory były „karane” gorzkim syropem.

Po zakończeniu uczenia się pszczołom prezentowano zupełnie nowe, nieznane im liczby. To był kluczowy moment eksperymentu. Zamiast obrazów z liczbami od 1 do 10, pszczoły musiały wybrać między 11 a 12 elementami. Ku zaskoczeniu naukowców, pszczoły poradziły sobie z tym zadaniem, co dowiodło, że nie zapamiętały konkretnych obrazów, a nauczyły się abstrakcyjnej reguły.

Jednak pszczoły potrzebowały więcej czasu, aby podjąć decyzję w przypadku większych liczb (11 i 12) niż w przypadku mniejszych (3–8). Może to wynikać ze zwiększonej złożoności wizualnej i potrzeby przetwarzania większej ilości danych, ale na pewno nie wskazuje na obliczenia, tak jak ma to miejsce u ludzi.

Z artykułu wynika, że pszczoły potrafią rozróżniać liczby do 12, co jest nowym i istotnym odkryciem. Warto jednak doprecyzować pewną różnicę: wcześniejsze badania, które wskazywały na zdolność liczenia do 4, a czasem do 5, dotyczyły innej umiejętności – tzw. subityzacji, natomiast rozróżnianie liczb parzystych od nieparzystych to tzw. kategoryzacja.

Czym różni się subityzacja od kategoryzacji?

Subityzacja to zdolność do natychmiastowego, intuicyjnego rozpoznawania liczby małych obiektów (zazwyczaj do 4). To coś, co my, ludzie, robimy błyskawicznie, bez liczenia, gdy patrzymy na małą grupę przedmiotów. Wcześniejsze eksperymenty, w których pszczoły rozróżniały małe liczby, opierały się właśnie na tej zdolności. Natomiast kategoryzacja, o której mowa w nowym artykule, jest znacznie bardziej zaawansowaną koncepcją.

Pszczoły nie tylko rozróżniały większe liczby (11 i 12), ale nauczyły się abstrakcyjnej reguły (parzyste/nieparzyste) i zastosowały ją do zupełnie nowych, nieznanych im wcześniej ilości. Pokazuje to, że nie tylko rozpoznają liczbę obiektów, ale potrafią je klasyfikować na podstawie abstrakcyjnej cechy.

Dlatego, choć zdolność do subityzacji jest ograniczona, zdolności pszczół do uczenia się i kategoryzowania są znacznie większe, niż wcześniej sądzono. Nowe badanie nie zaprzecza wcześniejszym, lecz pokazuje, że pszczeli umysł jest o wiele bardziej złożony, niż myśleliśmy, i potrafi rozwiązywać problemy w sposób, który wykracza poza proste liczenie.

Mózg pszczoły a ludzki: fascynujące różnice

Zdolność do rozróżniania parzystości jest u ludzi uznawana za zaawansowaną koncepcję, opartą na języku i symbolicznych reprezentacjach. U pszczół mechanizm ten jest inny. Wyniki eksperymentu sugerują, że pszczoły nie opierają się na liczeniu ani na skomplikowanych obliczeniach – ich mózgi używają prostszych, ale niezwykle efektywnych strategii.

Co ciekawe, w porównaniu do ludzi, pszczoły wykazały odwrotną asymetrię w procesie uczenia się. Ludzie łatwiej i szybciej kategoryzują liczby parzyste niż nieparzyste. Niektórzy naukowcy uważają, że ma to związek z naszą tendencją do myślenia w kategoriach symetrycznych i grupowania obiektów w pary. Wiele liczb parzystych jest nam bliższych, np. 10 palców, 2 oczu, 2 ręce. Uczymy się również tabliczki mnożenia od liczb parzystych, co ułatwia nam ich przetwarzanie.

U pszczół zaobserwowano zjawisko odwrotne. Grupa owadów, która była trenowana do rozpoznawania liczb nieparzystych, potrzebowała znacznie mniej prób, aby opanować zadanie. Oznacza to, że dla pszczelego mózgu koncepcja liczby nieparzystej jest z jakiegoś powodu bardziej „naturalna” lub łatwiejsza do przyswojenia.

Sugeruje to, że pszczoły mogą mieć wrodzoną predyspozycję do przetwarzania tego typu informacji, być może związaną ze wzorcami w środowisku naturalnym, takimi jak liczba płatków kwiatów. Być może zadanie kategoryzacji liczb nieparzystych jest łatwiejsze do rozwiązania za pomocą prostszych mechanizmów. Na przykład pszczoła może po prostu szukać jednego „nieparzystego” elementu, który nie pasuje do żadnej pary. To prosty i szybki algorytm, który wymaga mniej wysiłku obliczeniowego niż upewnianie się, że każdy element ma swoją parę. Są to na razie jedynie hipotezy.

Warto także dodać, że autorzy badania brali pod uwagę także to, że pszczoły potrafią rozpoznawać symetrię. Dlatego przeanalizowali bodźce, sprawdzając, czy obrazy z parzystą i nieparzystą liczbą elementów różnią się pod względem symetrii. Ich analiza wykazała, że nie ma istotnych różnic w symetrii między obiema grupami bodźców. To oznacza, że pszczoły nie mogły użyć symetrii jako wskazówki do rozwiązania zadania i faktycznie posłużyły się pojęciem parzystości.

Model sieci neuronowej

Na podstawie badań możliwości kategoryzowania liczb parzystych i nieparzystych przez pszczoły badacze stworzyli prosty model sieci neuronowej (składający się z zaledwie 5 neuronów), który z łatwością skategoryzował parzystość. Pokazuje to, że takie zadanie nie wymaga skomplikowanego mózgu, a jedynie odpowiednich prostych mechanizmów obliczeniowych.

Wiedza o prostych sieciach neuronowych, takich jak te u pszczół, otwiera nowe możliwości w rozwoju sztucznej inteligencji i robotyki. Pozwala nam tworzyć efektywniejsze i tańsze systemy, które naśladują mechanizmy biologiczne.

Oprac. Teresa Kobiałka

Źródło:

Howard, S. R., Greentree, J., Avarguès-Weber, A., Garcia, J. E., Greentree, A. D., & Dyer, A. G. (2022). Numerosity Categorization by Parity in an Insect and Simple Neural Network. Frontiers in Ecology and Evolution, 10. https://doi.org/10.3389/fevo.2022.805385

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"