زنبورها زنبور ملکه را احاطه کرده اند که با یک نقطه در پشت آن مشخص شده است. شاتر

زندگی زنبور عسل به این بستگی دارد که با موفقیت شهد گل ها را برای تولید عسل برداشت کند. تصمیم گیری در مورد اینکه کدام گل به احتمال زیاد شهد ارائه می دهد بسیار دشوار است.

درست کردن آن مستلزم سنجیدن نشانه های ظریف در مورد نوع، سن و تاریخچه گل است – بهترین شاخص هایی که یک گل ممکن است حاوی یک قطره کوچک شهد باشد. اشتباه گرفتن در بهترین حالت اتلاف وقت است و در بدترین حالت به معنای قرار گرفتن در معرض یک شکارچی مرگبار است که در گل ها پنهان شده است.

در تحقیقات جدید امروز در eLife منتشر شده است تیم ما گزارش می دهد که زنبورها چگونه این تصمیمات پیچیده را می گیرند.

مزرعه ای از گل های مصنوعی

ما زنبورها را با یک مزرعه گل مصنوعی ساخته شده از دیسک های رنگی کارتی که هر کدام یک قطره کوچک شربت شکر ارائه می کردند، به چالش کشیدیم. «گل‌های» رنگ‌های مختلف در احتمال ارائه شکر متفاوت بودند، و همچنین در این که زنبورها چگونه می‌توانستند قضاوت کنند که آیا گل تقلبی پاداشی ارائه می‌دهد یا نه، متفاوت بود.

روی پشت هر زنبور، علامت‌های رنگی ریز و بی‌ضرر گذاشتیم و از هر بازدید زنبوری که از آرایه گل‌ها می‌رفت، فیلم می‌گرفتیم. سپس از بینایی کامپیوتر و یادگیری ماشین برای استخراج خودکار موقعیت و مسیر پرواز زنبور عسل استفاده کردیم. از این اطلاعات، ما می‌توانیم تک تک تصمیم‌های زنبورها را ارزیابی کنیم و دقیقاً زمان‌بندی کنیم.

ما متوجه شدیم که زنبورها خیلی سریع یاد گرفتند که ارزشمندترین گل ها را شناسایی کنند. آنها به سرعت ارزیابی کردند که آیا یک گل را بپذیرند یا رد کنند، اما به طرز شگفت انگیزی انتخاب صحیح آنها به طور متوسط ​​سریعتر (0.6 ثانیه) از انتخاب های نادرست آنها (1.2 ثانیه) بود.

این برعکس چیزی است که ما انتظار داشتیم.

معمولاً در حیوانات - و حتی در سیستم های مصنوعی - یک تصمیم دقیق بیشتر از یک تصمیم نادرست طول می کشد. به این می گویند معاوضه سرعت و دقت.

این مبادله به این دلیل اتفاق می‌افتد که تعیین درست یا غلط بودن یک تصمیم معمولاً به میزان شواهدی که برای اتخاذ آن تصمیم داریم بستگی دارد. شواهد بیشتر به این معنی است که می توانیم تصمیم دقیق تری بگیریم - اما جمع آوری شواهد زمان می برد. بنابراین تصمیمات دقیق معمولا کند هستند و تصمیمات نادرست سریعتر.

معاوضه سرعت-دقت اغلب در مهندسی، روانشناسی و زیست شناسی اتفاق می افتد که تقریباً می توانید آن را "قانون روان شناسی" بنامید. و با این حال به نظر می رسید که زنبورها این قانون را زیر پا می گذارند.

تنها جانوران دیگری که می‌دانستند در مقابل سرعت و دقت شکست می‌خورند انسان و نخستی هستند.

پس چگونه یک زنبور، با مغز کوچک و در عین حال فوق‌العاده‌اش، می‌تواند عملکردی برابر با نخستی‌ها داشته باشد؟

زنبورها از خطر اجتناب می کنند

برای جدا کردن این سوال، ما به یک مدل محاسباتی روی آوردیم، و پرسیدیم که یک سیستم باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد تا بتواند تعادل سرعت-دقت را شکست دهد.

ما شبکه های عصبی مصنوعی ساختیم که قادر به پردازش ورودی حسی، یادگیری و تصمیم گیری هستند. ما عملکرد این سیستم های تصمیم گیری مصنوعی را با زنبورهای واقعی مقایسه کردیم. از این طریق می‌توانستیم تشخیص دهیم که یک سیستم اگر می‌خواهد بر مبادله غلبه کند، چه چیزی باید داشته باشد.

پاسخ در ارائه پاسخ‌های «پذیرفتن» و «رد کردن» آستانه‌های مختلف شواهد محدود به زمان بود. معنی آن این است - زنبورها فقط در صورتی گل را می پذیرفتند که در یک نگاه آن را قبول کنند مطمئن ثواب داشت اگر ابهامی داشتند، آن را رد می کردند.

این یک استراتژی ریسک گریز بود و به این معنی بود که زنبورها ممکن بود برخی از گل های ارزشمند را از دست بدهند، اما تلاش خود را با موفقیت فقط بر روی گل هایی متمرکز کرد که بهترین شانس و بهترین شواهد برای تامین قند آنها را داشتند.

مدل کامپیوتری ما از نحوه تصمیم گیری سریع و دقیق زنبورها به خوبی با رفتار آنها و مسیرهای شناخته شده مغز زنبور عسل نشان داده شده است.

مدل ما برای اینکه چگونه زنبورها چنین تصمیم گیرندگان موثر و سریعی هستند قابل قبول است. علاوه بر این، الگویی به ما می دهد که چگونه می توانیم سیستم هایی بسازیم – مانند ربات های مستقل برای اکتشاف یا استخراج – با این ویژگی ها.

درباره نویسنده

اندرو بارون، استاد، دانشگاه مککری

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

نشستند