هل يمكن أن نحصل على عدد خلايا خلايا العسل من فضلك؟ من www.shutterstock.com
يمكن لنحل العسل المتواضع أن يستخدم الرموز لأداء الرياضيات الأساسية بما في ذلك الجمع والطرح ، ويظهر بحث جديد نُشر اليوم في المجلة علم السلف.
النحل لديه أدمغة مصغرة - لكن يمكنهم تعلم الحساب الأساسي.
{youtube} kCucnmIULGU {/ youtube}
على الرغم من وجود دماغ يحتوي على أقل من مليون خلية عصبية ، فقد أظهر نحل العسل مؤخرًا أنه قادر على معالجة المشكلات المعقدة - مثل فهم مفهوم الصفر.
نحل العسل هو نموذج ذو قيمة عالية لاستكشاف أسئلة حول علم الأعصاب. في دراستنا الأخيرة ، قررنا اختبار ما إذا كان بإمكانهم تعلم إجراء العمليات الحسابية البسيطة مثل الجمع والطرح.
عمليات الجمع والطرح
كأطفال ، نتعلم أن رمز الجمع (+) يعني أنه يتعين علينا إضافة كميتين أو أكثر ، بينما يعني الرمز الناقص (-) أنه يتعين علينا طرح الكميات من بعضنا البعض.
لحل هذه المشكلات ، نحتاج إلى ذاكرة طويلة المدى وقصيرة المدى. نحن نستخدم ذاكرة العمل (قصيرة الأجل) لإدارة القيم العددية أثناء إجراء العملية ، ونخزن القواعد لإضافة أو طرح في الذاكرة طويلة المدى.
على الرغم من أن القدرة على أداء الحساب مثل الجمع والطرح ليست بسيطة ، إلا أنها حيوية في المجتمعات البشرية. المصريون والبابليون عرض دليل على استخدام الحساب حول 2000BCE ، والذي كان من المفيد - على سبيل المثال - حساب المخزون المباشر وحساب أرقام جديدة عند بيع الماشية.
يصور هذا المشهد عددًا من الماشية (تم نسخه بواسطة عالم المصريات Lepsius). في السجل الأوسط ، نرى ماشية 835 مقرونة على اليسار ، خلفها بعض حيوانات 220 وعلى ماعز 2,235 الأيمن. في السجل السفلي ، نرى حمير 760 على اليسار والماعز 974 على اليمين. المشاعات ويكيميديا, CC BY
لكن هل يتطلب تطوير التفكير الحسابي دماغًا كبيرًا لدى الرئيسيات ، أو هل تواجه حيوانات أخرى مشاكل مماثلة تمكنها من معالجة العمليات الحسابية؟ اكتشفنا هذا باستخدام نحل العسل.
كيفية تدريب نحلة
نحل العسل هم من الباحثين عن مكان مركزي - مما يعني أن نحلة العلف ستعود إلى مكان ما إذا كان الموقع يوفر مصدرًا جيدًا للغذاء.
نوفر للنحل تركيز عال من ماء السكر أثناء التجارب ، لذلك يستمر النحل الفردي (كل الإناث) في العودة إلى التجربة لجمع التغذية من أجل الخلية.
في إعدادنا ، عندما تختار النحلة رقمًا صحيحًا (انظر أدناه) ، تحصل على مكافأة من ماء السكر. إذا اتخذت خيارًا غير صحيح ، فستتلقى حلًا مريرًا لتذوق الكينين.
نستخدم هذه الطريقة لتعليم النحل الفردي لتعلم مهمة الجمع أو الطرح على مدار أربع إلى سبع ساعات. في كل مرة تصبح النحلة ممتلئة عادت إلى الخلية ، ثم عادت إلى التجربة لمواصلة التعلم.
الجمع والطرح في النحل
تم تدريب نحل العسل بشكل فردي على زيارة جهاز على شكل Y متاهة.
سوف تطير النحلة إلى مدخل المتاهة Y وعرض مجموعة من العناصر التي تتكون من واحد إلى خمسة أشكال. ستكون الأشكال (على سبيل المثال: الأشكال المربعة ، ولكن تم استخدام العديد من خيارات الأشكال في التجارب الفعلية) واحدة من لونين. الأزرق يعني أن النحل اضطر إلى إجراء عملية إضافة (+ 1). إذا كانت الأشكال صفراء ، فسيتعين على النحلة إجراء عملية الطرح (- 1).
بالنسبة لمهمة الجمع أو الطرح ، يحتوي الجانب على إجابة غير صحيحة ، بينما يحتوي الجانب الآخر على الإجابة الصحيحة. تم تغيير جانب المنبهات بشكل عشوائي خلال التجربة ، بحيث لا تتعلم النحلة زيارة جانب واحد فقط من المتاهة Y.
بعد مشاهدة الرقم الأولي ، تطير كل نحلة عبر فتحة في غرفة القرار حيث يمكن أن تختار إما الطيران إلى الجانب الأيسر أو الأيمن من المتاهة Y اعتمادًا على العملية التي تم تدريبها عليها.
جهاز Y-maze المستخدم لتدريب نحل العسل. سكارليت هوارد
في بداية التجربة ، اتخذ النحل اختيارات عشوائية حتى يتمكنوا من حل كيفية حل المشكلة. في النهاية ، على تجارب 100 التعليمية ، تعلم النحل أن اللون الأزرق يعني + 1 بينما الأصفر يعني -1. يمكن للنحل بعد ذلك تطبيق القواعد على أرقام جديدة.
أثناء الاختبار باستخدام رقم جديد ، كان النحل صحيحًا في الجمع والطرح لعنصر واحد 64-72٪ من الوقت. كان أداء النحلة في الاختبارات مختلفًا بشكل كبير عما كنا نتوقعه إذا كان النحل يختار عشوائيًا ، ويُسمى أداء مستوى الفرصة (50٪ صحيح / غير صحيح)
وهكذا ، سمحت "مدرسة النحل" التابعة لنا في المتاهة Y للنحل بتعلم كيفية استخدام العوامل الحسابية لإضافة أو طرح.
لماذا هذا السؤال معقد للنحل؟
تعتبر العمليات العددية مثل الجمع والطرح أسئلة معقدة لأنها تتطلب مستويين من المعالجة. المستوى الأول يتطلب نحلة لفهم قيمة الصفات العددية. المستوى الثاني يتطلب النحل لمعالجة الصفات العددية في الذاكرة العاملة.
بالإضافة إلى هاتين العمليتين ، كان على النحل أيضًا إجراء العمليات الحسابية في الذاكرة العاملة - لم يكن الرقم "واحد" المطلوب إضافته أو طرحه حاضرًا بصريًا. بدلاً من ذلك ، كانت فكرة الجمع بين واحد أو ناقص "واحد" مفهومًا تجريديًا كان على النحل حله خلال فترة التدريب.
إن تحديد أن النحل يمكنه الجمع بين التعلم الحسابي والرمزي البسيط قد حدد مجالات عديدة من الأبحاث للتوسع فيها ، مثل ما إذا كان يمكن للحيوانات الأخرى الجمع والطرح.
الآثار المترتبة على الذكاء الاصطناعي وعلم الأحياء
هناك الكثير من الاهتمام في الذكاء الاصطناعى ، ومدى قدرة أجهزة الكمبيوتر على تمكين التعلم الذاتي للمشكلات الجديدة.
تظهر النتائج الجديدة التي توصلنا إليها أن تعلم عوامل حسابية رمزية لتمكين الجمع والطرح أمر ممكن مع الدماغ المصغر. يشير هذا إلى أنه قد تكون هناك طرق جديدة لدمج تفاعلات كل من القواعد طويلة المدى وذاكرة العمل في التصميمات لتحسين التعلم السريع لمنظمة العفو الدولية للمشاكل الجديدة.
أيضًا ، توضح النتائج التي توصلنا إليها أن فهم رموز الرياضيات كلغة مع المشغلين هو شيء يمكن أن تحققه العديد من العقول ، ويساعد في شرح عدد الثقافات البشرية التي طورت بشكل مستقل مهارات الحساب.
نبذة عن الكاتب
سكارليت هوارد ، مرشح دكتوراه ، جامعة RMIT. أدريان داير ، أستاذ مشارك ، جامعة RMITو Jair Garcia ، زميل أبحاث ، جامعة RMIT
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
at سوق InnerSelf و Amazon
