آیا می توانیم تعداد زیادی از سلول های لانه زنبوری داشته باشیم؟ از www.shutterstock.com
زنبور عسل زنبور عسل می تواند از نمادهای برای انجام ریاضیات ابتدایی، از جمله افزودن و تفریق استفاده کند، تحقیقات جدید منتشر شده در مجله امروز با پیشرفتهای علمی.
زنبورها دارای مغزهای کوچک هستند - اما آنها می توانند ریاضی پایه را بیاموزند.
{youtube}kCucnmIULGU{/youtube}
به رغم داشتن یک مغز حاوی کمتر از یک میلیون نورون، زنبور عسل اخیرا نشان داده است که می تواند مشکلات پیچیده ای مانند درک مفهوم صفر.
زنبور عسل یک مدل ارزشمند برای بررسی سؤالات در مورد علوم اعصاب است. در آخرین تحقیق ما تصمیم گرفتیم که آنها بتوانند عملیات ریاضی ساده مانند جمع و تفریق را یاد بگیرند.
عملیات اضافه کردن و تفریق
به عنوان بچه ها، یاد می گیریم که علامت + به معنای اضافه کردن دو یا چند مقدار است، در حالی که علامت منهای (-) به این معنی است که باید مقادیر را از یکدیگر جدا کنیم.
برای حل این مشکلات، ما نیاز به حافظه بلند مدت و کوتاه مدت دارد. ما از کار (کوتاه مدت) حافظه برای مدیریت مقادیر عددی در حین انجام عملیات استفاده می کنیم و قوانین را برای اضافه یا کم کردن حافظه بلند مدت ذخیره می کنیم.
اگرچه توانایی انجام حسابدهی مانند افزودن و تفریق ساده نیست، در جوامع انسانی حیاتی است. مصری ها و بابلی ها شواهدی از استفاده از ریاضی را نشان می دهد در اطراف 2000BCE، که برای مثال مفید بود - برای شمارش سهام زنده و محاسبه شماره های جدید زمانی که گاو فروخته شد.
این صحنه تعداد گاوهایی را نشان می دهد که توسط یونگ یگانه ی لپسیوس کپی می شود. در ثبت نام میانه 835 گاو شاخدار را در سمت چپ مشاهده می کنیم، درست در پشت آنها حیوانات 220 و در بز های 2,235 راست هستند. در پایین ثبت نام، اشیای 760 در چپ و 974 بز در سمت راست را می بینیم. ویکیپدیا, CC BY
اما آیا توسعه تفکر ریاضی نیازمند مغز پریمتیک بزرگ است یا حیوانات دیگر با مشکلات مشابهی مواجه هستند که آنها را قادر به پردازش عملیات محاسباتی می کند؟ ما این را با استفاده از زنبور عسل کشف کردیم.
چگونه برای آموزش زنبور عسل
زنبور عسل به عنوان مرغ در نظر گرفته شده است - به این معنی که زنبور عسل به عنوان یک منبع غذایی مناسب به محل برگردانده می شود.
ما در طول آزمایش، زنبورها را با غلظت بالای آب شکر ارائه می کنیم، بنابراین زنبورهای زنبور عسل (همگی زنان) همچنان به آزمایش برای جمع آوری تغذیه برای کندو ادامه می دهند.
در تنظیم ما، هنگامی که زنبور عسل یک شماره درست را انتخاب می کند (نگاه کنید به زیر) پاداش آب شکر را دریافت می کند. اگر او انتخاب نادرستی انجام دهد، او راه حل کوینین مزه تلخ را دریافت خواهد کرد.
ما از این روش برای تدریس مؤسسات زنبور عسل برای یادگیری کار اضافه یا تفریق در طول چهار تا هفت ساعت استفاده می کنیم. هر بار زنبور کامل شد، او را به کندو بازگشت، سپس به آزمایش ادامه داد تا به یادگیری ادامه دهد.
افزودن و تفریق در زنبورها
زنبور عسل به صورت انفرادی برای دیدار از یک دستگاه یخچال شکل گرفته آموزش دیده است.
زنبور عسل به ورودی پیچ و خم Y پرواز می کند و مجموعه ای از عناصر متشکل از یک تا پنج شکل را مشاهده می کند. اشکال (به عنوان مثال: شکل مربع، اما بسیاری از گزینه های شکل در آزمایش های واقعی مورد استفاده قرار گرفت) خواهد بود یکی از دو رنگ. آبی به این معنی است که زنبور عسل باید یک عملیات اضافه (+ 1) انجام دهد. اگر اشکال زرد بود، زنبور عسل باید عملیات تفریق را انجام دهد (- 1).
برای وظیفه یا به مثبت یا منفی یک، یک طرفه یک پاسخ نادرست را شامل می شود و طرف دیگر پاسخ صحیح را می دهد. طرفی از محرک ها در طول آزمایش به صورت تصادفی تغییر یافت، به طوری که زنبور عسل نمی توانست فقط به یک طرف پیچ و خم Y نگاه کند.
پس از مشاهده تعداد اولیه، هر زنبور عسل از یک سوراخ به یک اتاق تصمیم گیری می رود که در آن می توانست یا به سمت سمت چپ یا راست یوزپلنگ Y پرواز کند، بسته به عملیاتی که برای او آموزش دیده بود.
دستگاه Y-maze مورد استفاده برای آموزش زنبور عسل. اسکارلت هوارد
در آغاز آزمایش، زنبورها انتخاب های تصادفی را انجام دادند تا بتوانند چگونگی حل مشکل را انجام دهند. در نهایت، در آزمایشهای یادگیری 100، زنبورها متوجه شدند که آبی به معنای + 1 بود در حالی که زرد به معنای 1 بود. زنبورها می توانند قوانین را به اعداد جدید اعمال کنند.
در حین آزمایش با یک شماره جدید، زنبورها در عین حال درست و تفریق یک عنصر 64-72٪ از زمان درست بودند. عملکرد زنبور عسل در آزمایش ها به طور قابل توجهی متفاوت از آنچه ما انتظار داریم اگر زنبورها به صورت تصادفی انتخاب شوند، به این معنی که عملکرد سطح شانس (50٪ درست / نادرست)
بنابراین، "مدرسه زنبور عسل" ما در مادون قرمز Y اجازه داد زنبورها یاد بگیرند که چگونه از اپراتورهای ریاضی برای اضافه کردن یا تفریق استفاده کنند.
چرا این یک سوال پیچیده برای زنبورها است؟
عملیات عددی مانند جمع و تفریق سوالات پیچیده ای است زیرا آنها نیاز دارند دو سطح پردازش. سطح اول نیاز به یک زنبور عسل برای درک ارزش عددی ویژگی. سطح دوم نیاز به زنبور عسل در روان شناختی ویژگی های عددی در حافظه کاری را دستکاری می کند.
علاوه بر این دو فرآیند، زنبورها نیز مجبور بودند عملیات حسابی را در حافظه کاری انجام دهند - تعداد "یک" اضافه یا تفریق شده به صورت بصری موجود نبود. در عوض، ایده به علاوه یک یا منهای "یک" یک مفهوم انتزاعی بود که زنبورها باید در طول دوره آموزش حل و فصل کنند.
نشان می دهد که زنبور عسل می تواند یادگیری ساده و حسابداری نمادین را شناسایی کرده و زمینه های متعددی را برای تحقیق به وجود آورد، مثلا اینکه آیا حیوانات دیگر می توانند اضافه و تفریق کنند.
پیامدهای AI و نوروبیولوژی
علاقه زیادی به AI وجود دارد و اینکه چگونه کامپیوترها توانایی خودآموزی در مورد مسائل رم را دارند.
یافته های جدید ما نشان می دهد که یادگیری عملگرهای محاسباتی نمادین برای افزودن و تفریق امکان پذیر است با یک مغز کوچک. این نشان می دهد که ممکن است روش های جدیدی برای ترکیب تعاملات قوانین بلند مدت و حافظه کاری در طرح ها وجود داشته باشد تا سریع یادگیری سریع AI در مورد مشکلات جدید را بهبود بخشد.
همچنین یافته های ما نشان می دهد که درک نمادهای ریاضی به عنوان یک زبان با اپراتورها چیزی است که احتمالا بسیاری از مغزها آن را به دست می آورند و به توضیح اینکه چگونه بسیاری از فرهنگ های انسانی به طور مستقل مهارت های رقومی را توسعه می دهند، کمک می کند.
درباره نویسنده
اسکارلت هوارد، کاندیدای دکترا دانشگاه RMIT؛ آدریان دایر، دانشیار، دانشگاه RMITو جیر گارسیا، پژوهشگر دانشگاه RMIT
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
کتاب های مرتبط
at InnerSelf Market و آمازون
