Nieuw onderzoek laat zien dat bijen kunnen optellen en aftrekken

Nieuw onderzoek laat zien dat bijen kunnen optellen en aftrekken Kunnen we een telling maken van alle honingraatcellen alsjeblieft? van www.shutterstock.com

De nederige honingbij kan symbolen gebruiken om elementaire wiskunde uit te voeren, inclusief optellen en aftrekken, toont nieuw onderzoek dat vandaag in het dagboek is gepubliceerd Wetenschap Advances.

Bijen hebben miniatuurbreinen - maar ze kunnen elementaire rekenkunde leren.

Ondanks dat ze een brein hebben dat minder dan een miljoen neuronen bevat, heeft de honingbij onlangs aangetoond dat het complexe problemen kan beheren - zoals het begrip nul begrijpen.

Honingbijen zijn een waardevol model om vragen over de neurowetenschappen te onderzoeken. In onze nieuwste studie hebben we besloten om te testen of ze eenvoudige rekenkundige bewerkingen zoals optellen en aftrekken konden leren.

Optellen en aftrekken

Als kinderen leren we dat een plusteken (+) betekent dat we twee of meer hoeveelheden moeten toevoegen, terwijl een minteken (-) betekent dat we hoeveelheden van elkaar moeten aftrekken.

Om deze problemen op te lossen, hebben we zowel een langetermijn- als een kortetermijngeheugen nodig. We gebruiken werkgeheugen (kortlopend) om de numerieke waarden te beheren tijdens het uitvoeren van de bewerking en we slaan de regels op voor optellen of aftrekken in langetermijngeheugen.


Haal het laatste uit InnerSelf


Hoewel het vermogen om rekenkunde uit te voeren zoals optellen en aftrekken niet eenvoudig is, is het van vitaal belang in menselijke samenlevingen. De Egyptenaren en Babyloniërs toon bewijs van het gebruik van rekenkunde rond 2000BCE, wat handig zou zijn geweest - bijvoorbeeld om levende dieren te tellen en nieuwe aantallen te berekenen wanneer vee werd verkocht.

milieu Deze scène toont een aantal runderen (gekopieerd door de Egyptoloog Lepsius). In het middenregister zien we 835 gehoornd vee aan de linkerkant, net erachter zijn enkele 220-dieren en aan de rechterkant 2,235-geiten. In het onderste register zien we 760-ezels aan de linkerkant en 974-geiten aan de rechterkant. Wikimedia commons, CC BY

Maar vereist de ontwikkeling van rekenkundig denken een groot brein van primaten, of krijgen andere dieren vergelijkbare problemen waardoor ze rekenkundige bewerkingen kunnen verwerken? We hebben dit onderzocht met behulp van de honingbij.

Hoe een bijen te trainen

Honingbijen zijn centrale plaatsvervangers - wat betekent dat een bijenbeet naar een plaats terugkeert als de locatie een goede voedselbron is.

We geven bijen een hoge concentratie suikerwater tijdens experimenten, dus individuele bijen (alle vrouwen) blijven terugkeren naar het experiment om voeding voor de bijenkorf te verzamelen.

In onze opstelling ontvangt een bee een correct nummer (zie hieronder) en ontvangt ze een beloning van suikervrij water. Als ze een verkeerde keuze maakt, krijgt ze een bitter smakende kinine-oplossing.

We gebruiken deze methode om individuele bijen te leren de taak van optellen of aftrekken gedurende vier tot zeven uur te leren. Telkens als de bij vol werd, keerde ze terug naar de korf en kwam toen terug naar het experiment om verder te leren.

Optellen en aftrekken in bijen

Honingbijen werden individueel getraind om een ​​Y-doolhofvormig apparaat te bezoeken.

De bij zou vliegen naar de ingang van het Y-doolhof en een reeks elementen zien bestaande uit één tot vijf vormen. De vormen (bijvoorbeeld: vierkante vormen, maar veel vormopties werden gebruikt in daadwerkelijke experimenten) zouden een van de twee kleuren zijn. Blauw betekende dat de bij een bijbewerking moest uitvoeren (+ 1). Als de vormen geel waren, moest de bij een aftrekbewerking uitvoeren (- 1).

Voor de taak van plus of min één, zou één kant een onjuist antwoord bevatten en zou de andere kant het juiste antwoord bevatten. De zijde van de stimuli werd willekeurig door het hele experiment heen veranderd, zodat de bij niet alleen zou leren om één kant van de Y-doolhof te bezoeken.

Na het bekijken van het initiële nummer, zou elke bij door een gat in een beslissingskamer vliegen waar het zou kunnen kiezen om naar de linker- of rechterkant van het Y-doolhof te vliegen, afhankelijk van de operatie waarvoor ze was getraind.

milieu Het Y-doolhofapparaat dat wordt gebruikt voor het trainen van bijen. Scarlett Howard

Aan het begin van het experiment maakten bijen willekeurige keuzes totdat ze konden uitzoeken hoe het probleem kon worden opgelost. Uiteindelijk leerden bijen over 100-leerproeven dat blauw + 1 betekende terwijl geel betekende -1. Bijen zouden dan de regels kunnen toepassen op nieuwe nummers.

Tijdens het testen met een nieuw nummer, waren de bijen correct in aanvulling en aftrekking van één element 64-72% van de tijd. De bijenprestaties bij testen waren significant anders dan we zouden verwachten als bijen willekeurig zouden kiezen, genaamd kansniveauprestaties (50% correct / incorrect)

Onze "bijenschool" binnen het Y-doolhof stelde de bijen dus in staat om rekenkundige operatoren te leren optellen of aftrekken.

Waarom is dit een complexe vraag voor bijen?

Numerieke bewerkingen zoals optellen en aftrekken zijn complexe vragen omdat ze dat vereisen twee niveaus van verwerking. Het eerste niveau vereist dat een bij de waarde van numerieke attributen begrijpt. Het tweede niveau vereist dat de bij mentaal manipuleert numerieke attributen in het werkgeheugen.

Naast deze twee processen moesten bijen ook de rekenkundige bewerkingen in het werkgeheugen uitvoeren - het aantal "één" dat moest worden toegevoegd of afgetrokken was niet visueel aanwezig. Integendeel, het idee van plus een of min "één" was een abstract concept dat bijen tijdens de training moesten oplossen.

Laten zien dat een bij eenvoudige rekenkundige en symbolische kennis kan combineren heeft talloze onderzoeksgebieden geïdentificeerd om uit te breiden, zoals of andere dieren kunnen optellen en aftrekken.

Implicaties voor AI en neurobiologie

Er is veel interesse in AI en hoe goed computers het zelf leren van nieuwe problemen mogelijk maken.

Onze nieuwe bevindingen tonen aan dat het leren van symbolische rekenkundige operatoren om optellen en aftrekken mogelijk te maken mogelijk is met een miniatuurbrein. Dit suggereert dat er nieuwe manieren kunnen zijn om interacties van zowel langetermijnregels als werkgeheugen op te nemen in ontwerpen om snelle AI-kennis van nieuwe problemen te verbeteren.

Onze bevindingen tonen ook aan dat het begrijpen van wiskundesymbolen als een taal met operatoren iets is dat veel hersens waarschijnlijk kunnen bereiken, en helpt verklaren hoeveel menselijke culturen onafhankelijk rekenvaardigheden hebben ontwikkeld.

Over de auteur

Scarlett Howard, PhD-kandidaat, RMIT University; Adrian Dyer, universitair hoofddocent, RMIT University, en Jair Garcia, Research fellow, RMIT University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = honey bees; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}