Дигитален модел на пчелния мозък подсказа как да направим ИИ по-ефективен

Британски изследователи откриха, че пчелите използват движението по време на полет, за да усилват мозъчните сигнали, което им позволява да разпознават изображения със забележителна точност. Като изграждат цифров модел на мозъка на насекомите, те потвърдиха своето предположение, че възприемането, основано на движение, може да подобри работата на системите за изкуствен интелект и роботика чрез повишаване на ефективността, а не чрез увеличаване на изчислителната мощност.

Способността на пчелите да запомнят визуални образи, като например да различават човешки лица, е отдавна известна на хората. Резултатите от неотдавнашно проучване на учени от университета в Шефилд (Великобритания) дават нов поглед върху това как тези насекоми се ориентират в света с такава на пръв поглед проста ефективност, пише Science Daily. Създаденият от изследователите дигитален модел на пчелния мозък обяснява как движенията на тези насекоми по време на полет създават ясни и ефикасни сигнали, които дават възможност на пчелите да предават визуална информация помежду си.

Проучването подчертава една важна идея: интелигентността се поражда от взаимодействието между мозъка, тялото и околната среда. То демонстрира как дори малките мозъци на насекомите могат да решават сложни визуални задачи, използвайки само няколко клетки. Откритието може значително да промени подхода към разработването на следващото поколение изкуствен интелект.

Цифровият модел на мозъка на пчелите показа, че движенията на тялото на насекомите по време на полет влияят върху формирането на визуална информация и генерират уникални електрически сигнали в мозъка им. Те създават невронни сигнали, които позволяват на пчелите лесно и ефикасно да разпознават предвидимите характеристики на заобикалящия ги свят.

Невроните на пчелите са настроени към специфични посоки и движения, тъй като мозъчните им мрежи постепенно се адаптират чрез многократно излагане на различни стимули, усъвършенствайки реакциите си, без да разчитат на асоциации или подсилване. Това позволява на мозъка на пчелите да се адаптира към околната среда само чрез получаване на визуална информация по време на полет и без да изисква незабавна награда. Това означава, че мозъкът на пчелите е изключително ефективен, въпреки че за разпознаването на обекти се използват само няколко активни неврона. Огромна икономия на енергия и изчислителна мощ.

За да тестват своя модел, изследователите го подлагат на същите визуални тестове, с които се сблъскват истинските пчели. В един от ключовите експерименти моделът трябвало да различи знаците за плюс и умножение. Моделът се представил значително по-добре, когато имитирал поведението на пчелите: сканирал само долната половина на моделите.

Дори с малка невронна мрежа моделът успя да докаже, че пчелите са в състояние да разпознават човешки лица.

Те определили минималния брой неврони, необходими за задачите за разпознаване на визуални модели, и установили, че този брой е изключително малък дори за сложни задачи като разпознаването на лица. С други думи, микроскопичните мозъци на тези насекоми са способни да изпълняват сложни изчислителни задачи.

„Тази научна работа подкрепя нарастващия брой доказателства, че животните не получават пасивно информация, а активно я оформят“, казва Микко Юусола, един от изследователите. – Нашият нов модел разширява този принцип до обработката на визуална информация от по-висок порядък при пчелите, като показва как сканирането, обусловено от поведението, генерира кратки, обучаеми невронни кодове. Заедно тези резултати подкрепят единна рамка, в която възприятието, действието и мозъчната динамика се развиват съвместно за решаване на сложни визуални задачи с минимален разход на ресурси, предлагайки ценни прозрения както за биологията, така и за изкуствения интелект.“

Медоносните пчели трябва бързо да преценяват кои цветя вероятно ще послужат за храна на кошера им, докато се крият от хищниците. Техният мозък е по-малък от сусамово семе, но те вземат толкова много мигновени решения, че робот, програмиран да изпълнява задачите на пчелите, би се нуждаел от подкрепата на суперкомпютър. В изследването от 2023 г. учените представят модел на вземането на решения от пчелите и описват пътищата в мозъка им, които им позволяват да вземат бързи решения.