Мозъците на пчелите помагат на учените да разработят специален модел робот

Може да не си го помислите, ако видите някоя да подскача на прозореца, но медоносните пчели проявяват изключителни когнитивни умения и способност да решават сложни проблеми.

Пчелите могат да запомнят местоположения, модели и лица, както и да разбират концептуалните връзки бързо. Могат да балансират усилията си, наясно са с риска, знаят как да се възнаградят и да направят бързи оценки на това кои цветя е най-вероятно да предложат храна за техните кошери.

Милиони години на еволюция са направили скромните пчели бързо вземащи решения същества, които са в състояние да намалят излагането си на риск.

Именно тази характеристика прави медоносната пчела идеална за научно изследване и екип от изследователи от цял ​​свят наскоро направи точно това.

Водени от професор Андрю Барън от университета Macquarie в Сидни в сътрудничество с д-р Хади Мабуди, Невил Дирдън и професор Джеймс Маршал от Университета в Шефилд проведоха скорошно проучване, за да подобрят разбирането ни за мозъка на насекомите.

Това ги е вдъхновило да разработят нов модел на вземане на решения, който може да помогне за проектирането на по-добри роботи.

Познавателна сила

Вземането на решения е в основата на познанието, казва Барън.

„Това е резултат от оценката на възможните резултати, а животът на животните е пълен с решения. Медоносната пчела има мозък, по-малък от сусамово семе. И въпреки това тя може да взема решения по-бързо и по-точно от нас“.

Освен това Барън подчертава, че робот, програмиран да върши работата на пчела, ще се нуждае от резервно копие на суперкомпютър. Например, той се позовава на функционирането на дронове.

„Дроновете трябва да са в безжична комуникация с център за данни. Този технологичен път никога няма да позволи на дрон наистина да изследва Марс сам – невероятните роувъри на НАСА на Марс са изминали около 75 километра за години на изследване“.

Тъй като пчелите трябва да работят мигновено и ефективно, когато намират нектар, преди да се върнат в кошерите си, те са изправени пред множество предизвикателства.

Медоносните пчели трябва не само да избягват хищници, но трябва бързо да определят цветята с най-високо съдържание на нектар.

Когато летят, пчелите са изправени пред опасността да бъдат атакувани от въздуха, а когато кацнат, за да се хранят, паяци и други хищници могат да ги убият. Тъй като хищниците често са маскирани, за пчелите е по-трудно да ги избягват.

Цветно кодиране

Д-р Мабуди казва, че 20 пчели са били обучени да разпознават пет различни цветни „диска с цветя“. Сините цветя бяха единствените цветя, които са съдържали нектар, докато зелените цветя са имали хинин с горчив вкус за пчелите, а някои от цветове съдържали глюкоза.

Всяка медоносна пчела е била вкарана в градина „градина“, където „цветята“ съдържали само дестилирана вода.

Пчелите са заснети и наблюдавани в продължение на 40 часа на видео. Учените проследиха пътя им и записаха времето, необходимо на всяка пчела, за да вземе решение.

Резултатите показват, че когато пчелите определят дали дадено цвете съдържа нектар, те кацат върху него средно за 0,6 секунди.

Те взимат решение също толкова бързо, когато разбират, че цветето няма нектар. Когато пчелите не са били сигурни за цветята, им е било необходимо повече време, приблизително 1,4 секунди средно.

Пчелен мозък

Изследователите проправиха пътя за учените да изградят компютърен модел с цел да възпроизведат мозъка на пчелите и техния процес на вземане на решения.

При събирането на данни структурата на модела изглеждаше подобна на тази на физическото оформление на мозъка на пчелата.

Д-р Маршал казва, че проучването демонстрира сложно автономно вземане на решения с минимални невронни вериги. Изследването разкри начините, по които пчелите вземат интелигентни решения.

„Ние изучаваме как те са толкова бързи в събирането на информация. Смятаме, че пчелите използват движенията на полета си, за да подобрят зрителната си система и да могат да откриват най-добрите цветя“.

Ученият казва, че изследователите на ИИ могат да се учат от насекоми и други прости животни, тъй като милиони години еволюция са довели до подобрения в мозъците им.

„Бъдещето на ИИ в индустрията ще бъде вдъхновено от биологията“, казва професор Маршал.

Изследването е публикувано в eLife на 27 юни

Резюме на изследването

Екологията на медоносните пчели изисква те да правят както бързи, така и да правят точни оценки кои цветя е най-вероятно да им предложат нектар или прашец. За да разберем механизмите за вземане на решения от медоносните пчели, ние проучихме тяхната скорост и точност на решенията за приемане и отхвърляне на цветя. Използвахме контролирана полетна арена, която променяше както вероятността от стимул, предлагащ награда и наказание, така и качеството на доказателствата за стимули. Установихме, че модела на вземането на решения от медоносните пчели се съревновава с този при приматите. Решенията им бяха чувствителни както към качеството, така и към надеждността на доказателствата. Отговорите за приемане имаха по-висока точност от отговорите за отхвърляне и бяха по-чувствителни към промените в наличните доказателства и вероятността за възнаграждение. Бързото приемане е по-вероятно да бъде правилно, отколкото по-бавното приемане – феномен, наблюдаван и при примати, като той е показателен, че прагът на доказателства за решение се променя динамично с времето за вземане на проби. За да проучим минимално достатъчната схема, необходима за тези способности за вземане на решения, ние разработихме нов модел за вземане на решения. Нашият модел може да бъде картографиран към известни пътища в мозъка на насекомите и е невробиологично правдоподобен. Нашият модел предлага система за стабилно автономно вземане на решения с потенциално приложение в роботиката.