새로운 연구는 꿀벌이 더하고 뺄 수 있음을 보여줍니다

: By 스칼렛 하워드 외

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겸손한 꿀벌은 기호를 사용하여 더하기와 빼기를 포함한 기본 수학을 수행 할 수 있으며, 저널에 오늘 발표 된 새로운 연구를 보여줍니다 과학의 발전.

꿀벌에게는 미니어처 뇌가 있지만 기본적인 산술을 배울 수 있습니다.

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백만 개의 뉴런을 포함하는 뇌를 가지고 있음에도 불구하고, 꿀벌은 최근에 복잡한 문제를 관리 할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 0의 개념 이해하기.

꿀벌은 신경 과학에 관한 질문을 탐구 할 수있는 고 부가가치 모델입니다. 최근 연구에서 우리는 더하기와 빼기와 같은 간단한 산술 연산을 수행하는 법을 배울 수 있는지 테스트하기로 결정했습니다.

더하기 및 빼기 작업

아이들은 더하기 기호 (+)는 두 개 이상의 수량을 추가해야 함을 의미하고, 빼기 기호 (-)는 서로 수량을 뺄 필요가 있음을 의미합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 장기간 및 단기간의 메모리가 필요합니다. 작업을 수행하는 동안 작업 (단기) 메모리를 사용하여 숫자 값을 관리하고 장기 메모리에 더하기 또는 빼기 규칙을 저장합니다.

덧셈과 뺄셈과 같은 산술 연산은 간단하지 않지만 인간 사회에서는 매우 중요합니다. 이집트인과 바빌로니아 인 산술 사용의 증거를 보여라. 2000BCE를 중심으로, 예를 들어 소가 매각되었을 때 살아있는 주식을 계산하고 새로운 숫자를 계산하는 것이 유용했을 것이다.

꿀벌이 더할 수 있고 뺄 수있는 새로운 연구 이 장면은 가축 수를 묘사합니다 (Egyptologist Lepsius에 의해 복사 됨). 중앙 레지스터에서 우리는 왼쪽에 835 뿔이있는 가축을 보았고, 바로 뒤에 220 동물들이 있고 2,235 염소가있었습니다. 바닥 레지스터에서 왼쪽에 760 당나귀가 있고 오른쪽에 974 염소가 있습니다. 위키 미디어 공용어, CC BY

그러나 산술 사고의 발달에는 큰 영장류의 뇌가 필요합니까? 아니면 다른 동물도 산술 연산을 처리 할 수있는 비슷한 문제에 직면 해 있습니까? 우리는 꿀벌을 사용하여 이것을 탐구했습니다.

벌을 훈련시키는 법

꿀벌은 중앙 수초 생산자입니다. 즉, 먹이를 먹는 벌이 좋은 먹이를 얻을 수있는 곳이면 꿀벌이 한 곳으로 돌아올 것입니다.

우리는 실험하는 동안 꿀벌에게 고농축의 설탕 물을 제공하므로 개개의 꿀벌 (모두 여성)이 하이브를위한 영양을 수집하기 위해 실험으로 돌아갑니다.

우리 셋업에서 꿀벌이 정확한 숫자를 선택할 때 (아래 참조) 설탕 물에 대한 보상을받습니다. 그녀가 잘못된 선택을한다면, 그녀는 쓴 맛있는 퀴닌 용액을 받게 될 것입니다.

우리는이 방법을 사용하여 개별 꿀벌에게 4-7 시간 동안의 덧셈이나 뺄셈을 배우도록 가르친다. 꿀벌이 가득 찼을 때마다 하이브로 돌아온 다음 학습을 계속하기 위해 실험으로 돌아 왔습니다.

꿀벌의 덧셈과 뺄셈

꿀벌은 개별적으로 Y-maze 모양의기구를 방문하도록 훈련 받았다.

벌은 Y- 미로의 입구로 날아갈 것이고 1 - 5 개의 형태로 구성되는 요소들의 배열을 볼 것입니다. 셰이프 (예 : 사각형 모양이지만 실제 모양에 사용 된 여러 모양 옵션)은 두 가지 색상 중 하나입니다. 파란색은 꿀벌이 추가 작업 (+ 1)을 수행해야한다는 것을 의미했습니다. 모양이 노란색이면 꿀벌은 빼기 작업 (-1)을 수행해야합니다.

플러스 또는 마이너스 과제의 경우 한 쪽은 틀린 답을 포함하고 다른 쪽은 정답을 포함합니다. 자극의 측면은 실험 전반에 걸쳐 무작위로 변경되었으므로 꿀벌은 Y-maze의 한 면만 방문하는 법을 배우지 않습니다.

초기 번호를보고 나면, 각 벌은 홀을 통해 결정 챔버로 날아가서, 그녀가 훈련받은 작업에 따라 Y- 미로의 왼쪽 또는 오른쪽으로 날아갈 수 있습니다.

꿀벌이 더할 수 있고 뺄 수있는 새로운 연구 Y- 미로기구는 꿀벌 훈련에 사용됩니다. 스칼렛 하워드

실험 초기에 꿀벌은 문제 해결 방법을 찾을 때까지 무작위로 선택을했습니다. 결국, 100 학습 시험에서 꿀벌은 파란색이 1을 의미하고 노란색은 1을 의미한다는 것을 알게되었습니다. 그러면 꿀벌은 새 번호에 규칙을 적용 할 수 있습니다.

참신한 숫자로 시험하는 동안, 꿀벌은 시간의 한 요소 인 64-72 %를 더하거나 뺍니다. 꿀벌의 무작위적인 선택 (우연한 수준의 성능 (50 % correct / incorrect))은 우리가 기대했던 것보다 현저히 달랐습니다.

따라서 Y-maze 내의 "꿀벌 학교"는 꿀벌이 산술 연산자를 사용하여 더하거나 빼는 법을 배웠습니다.

왜 이것이 꿀벌에게 복잡한 질문입니까?

더하기와 빼기와 같은 수치 연산은 복잡한 질문입니다. 두 단계의 처리. 첫 번째 단계에서는 수치 속성의 가치를 파악하기 위해 벌이 필요합니다. 두 번째 단계는 꿀벌이 작업 메모리에서 숫자 속성을 정신적으로 조작하도록 요구합니다.

이 두 가지 프로세스 외에도, 벌은 작업 메모리에서 산술 연산을 수행해야했습니다. 추가되거나 제거되는 숫자 "1"은 시각적으로 표시되지 않았습니다. 오히려 플러스 1 또는 마이너스 1의 개념은 꿀벌이 훈련 과정에서 해결해야만하는 추상적 개념이었습니다.

꿀벌이 단순한 산술과 상징적 인 학습을 결합 할 수 있다는 것을 보여줌으로써 다른 동물이 더하고 빼는 지 여부와 같이 확장 할 수있는 수많은 연구 영역을 확인했습니다.

AI 및 신경 생물학에 대한 시사점

인공 지능에 많은 관심이 있으며, 컴퓨터가 어떻게 참신한 문제에 대한 자기 학습을 가능하게 할 수 있는지 잘 알고 있습니다.

우리의 새로운 연구 결과는 미니어처 뇌에서 덧셈과 뺄셈을 가능하게하는 상징적 산술 연산자를 배울 수 있음을 보여줍니다. 이것은 새로운 문제에 대한 신속한 인공 지능 학습을 개선하기 위해 장기적인 규칙과 작업 메모리의 상호 작용을 디자인에 통합 할 수있는 새로운 방법이 있음을 시사합니다.

또한 연산자의 언어로서의 수학 기호를 이해하는 것은 많은 두뇌가 달성 할 수있는 무언가이며, 얼마나 많은 인간 문화가 독립적으로 수리 능력을 개발했는지를 설명하는 것을 보여줍니다.