Ny forskning visar bin kan lägga till och subtrahera

Ny forskning visar bin kan lägga till och subtrahera Kan vi få en räkning av alla honungskaka cellerna snälla? från www.shutterstock.com

Den ödmjuka honungsbien kan använda symboler för att utföra grundläggande matematik inklusive tillsättning och subtraktion, visar ny forskning som publicerats idag i tidningen Vetenskap Förskott.

Bee har små hjärnor - men de kan lära sig grundläggande aritmetik.

Trots att en hjärna innehåller mindre än en miljon neuroner har honungsbinen nyligen visat att den kan hantera komplexa problem - som förstå begreppet noll.

Honungsbinn är en högvärdesmodell för att utforska frågor om neurovetenskap. I vår senaste studie bestämde vi oss för att testa om de kunde lära sig att utföra enkla aritmetiska operationer som tillägg och subtraktion.

Addition och subtraktion operationer

Som barn lär vi oss att en plus-symbol (+) betyder att vi måste lägga till två eller flera kvantiteter, medan en minus-symbol (-) betyder att vi måste subtrahera kvantiteter från varandra.

För att lösa dessa problem behöver vi både långsiktigt och korttidsminne. Vi använder arbetskort (korttidsminne) för att hantera de numeriska värdena medan vi utför operationen, och vi lagrar reglerna för att lägga till eller subtrahera i långsiktigt minne.


Få det senaste från InnerSelf


Trots att förmågan att utföra aritmetik som att lägga till och subtrahera inte är enkel, är det viktigt i mänskliga samhällen. Egyptierna och babylonierna visa bevis på att använda aritmetik runt 2000BCE, vilket skulle ha varit användbart - till exempel - att räkna levande lager och beräkna nya siffror när nötkreatur såldes.

miljö Denna scen avbildar ett antal boskap (kopieras av egyptologen Lepsius). I mittenregistret ser vi 835 hornkreatur till vänster, precis bakom dem är några 220 djur och på höger 2,235-getter. I bottenregistret ser vi 760 åsnor till vänster och 974 getter till höger. Wikimedia Commons, CC BY

Men kräver utvecklingen av aritmetiskt tänkande en stor primathjärna, eller får andra djur liknande problem som gör att de kan bearbeta aritmetiska operationer? Vi undersökte detta med hjälp av honungsbinen.

Hur man tränar en bi

Honungsbinn är centralt placerade födare - vilket innebär att en foderbik kommer att återvända till en plats om platsen ger en bra matkälla.

Vi tillhandahåller bin med hög koncentration av sockervatten under experiment, så enskilda bin (hela kvinnan) fortsätter att återvända till försöket för att samla näring för bikupan.

I vår setup, när en bi väljer ett korrekt nummer (se nedan) får hon en belöning av sockervatten. Om hon fattar ett felaktigt val får hon en bitter smakande kininlösning.

Vi använder denna metod för att lära oss enskilda bin för att lära oss uppgiften att lägga till eller subtrahera över fyra till sju timmar. Varje gång biet blev fullt återvände hon till bikupa och kom sedan tillbaka till experimentet för att fortsätta lära sig.

Addition och subtraktion i bin

Honungsbinnar var individuellt utbildade för att besöka en Y-labyrintformad apparat.

Biet skulle flyga in i Y-labyrintens ingång och se en rad element bestående av mellan en och fem former. Formerna (till exempel: kvadratiska former, men många formalternativ användes i faktiska experiment) skulle vara en av två färger. Blå innebar att biet måste utföra en tilläggsoperation (+ 1). Om formerna var gula måste biet utföra en subtraktionsoperation (- 1).

För uppgiften med antingen plus eller minus en, skulle en sida innehålla ett felaktigt svar och den andra sidan skulle innehålla det rätta svaret. Sidan av stimuli ändrades slumpmässigt genom experimentet, så att biet inte skulle lära sig att bara besöka ena sidan av Y-labyrinten.

Efter att ha tittat på startnumret skulle varje bi flyga genom ett hål i en beslutskammare, där det antingen skulle kunna flyga till vänster eller höger om Y-labyrinten beroende på vilken operation hon hade utbildats för.

miljö Y-labyrinten som används för träning av honungsbinnar. Scarlett Howard

I början av försöket gjorde bior slumpmässiga val tills de kunde träna sig för att lösa problemet. Så småningom, under 100-lärandeprover, lärde bin sig att blå innebar + 1 medan gul betydde -1. Bin kan sedan tillämpa reglerna på nya nummer.

Under testning med ett nytt tal var biorna korrekta dessutom och subtraktion av ett element 64-72% av tiden. Bis prestanda på test var väsentligt annorlunda än vad vi skulle förvänta oss om bin valde slumpmässigt, kallad chansnivå prestanda (50% korrekt / felaktigt)

Således tillåte vår "bikeskola" i Y-labyrinten bin att lära sig att använda aritmetiska operatörer för att lägga till eller subtrahera.

Varför är det här en komplex fråga för bin?

Numeriska operationer som tillägg och subtraktion är komplexa frågor eftersom de kräver det två nivåer av bearbetning. Den första nivån kräver en bi att förstå värdet av numeriska attribut. Den andra nivån kräver att biet ska mentalt manipulera numeriska attribut i arbetsminnet.

Utöver dessa två processer måste bin också utföra aritmetiska operationer i arbetsminne - numret "ett" som ska läggas till eller subtraheras var inte visuellt närvarande. I stället var tanken på plus ett eller minus "ett" ett abstrakt begrepp som bin måste lösa under träningens gång.

Visar att en bi kan kombinera enkel aritmetisk och symbolisk inlärning har identifierat många forskningsområden att expandera till, till exempel om andra djur kan lägga till och subtrahera.

Inverkan på AI och neurobiologi

Det finns ett stort intresse för AI, och hur väl kan datorer göra det möjligt att lära sig nya problem.

Våra nya resultat visar att lärande symboliska aritmetiska operatörer för att möjliggöra tillägg och subtraktion är möjlig med en miniatyrhjärna. Detta tyder på att det kan finnas nya sätt att införliva interaktioner av både långsiktiga regler och arbetsminne i mönster för att förbättra snabbt AI-lärande av nya problem.

Våra resultat visar också att förståelsen av matematiska symboler som ett språk med operatörer är något som många hjärnor förmodligen kan uppnå och hjälper till att förklara hur många mänskliga kulturer som självständigt utvecklat talförmåga.

Om författaren

Scarlett Howard, doktorand, RMIT University; Adrian Dyer, docent, RMIT University, och Jair Garcia, forskare, RMIT University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = honungsbina; maxresultat = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}