Une nouvelle recherche montre que les abeilles peuvent ajouter et soustraire

Une nouvelle recherche montre que les abeilles peuvent ajouter et soustraire Pouvons-nous compter toutes les cellules en nid d'abeille? de www.shutterstock.com

Les humbles abeilles peuvent utiliser des symboles pour effectuer des opérations mathématiques de base, notamment des additions et des soustractions, indique une nouvelle recherche publiée aujourd'hui dans le journal Les progrès de la science.

Les abeilles ont un cerveau miniature - mais elles peuvent apprendre les bases de l'arithmétique.

Même si son cerveau contient moins d’un million de neurones, l’abeille domestique a récemment montré qu’elle pouvait gérer des problèmes complexes - comme comprendre le concept de zéro.

Les abeilles domestiques constituent un modèle de grande valeur pour explorer les questions relatives aux neurosciences. Dans notre dernière étude, nous avons décidé de tester s'ils pouvaient apprendre à effectuer des opérations arithmétiques simples telles que l'addition et la soustraction.

Opérations d'addition et de soustraction

En tant qu'enfants, nous apprenons qu'un symbole plus (+) signifie que nous devons ajouter deux quantités ou plus, tandis qu'un symbole moins (-) signifie que nous devons soustraire des quantités les unes des autres.

Pour résoudre ces problèmes, nous avons besoin d’une mémoire à court et à long terme. Nous utilisons la mémoire de travail (à court terme) pour gérer les valeurs numériques lors de l'exécution de l'opération, et nous enregistrons les règles d'ajout ou de soustraction dans la mémoire à long terme.


Obtenez les dernières nouvelles d'InnerSelf


Bien que la capacité d'effectuer des opérations arithmétiques telles que l'addition et la soustraction ne soit pas simple, elle est vitale dans les sociétés humaines. Les Egyptiens et les Babyloniens montrer des preuves de l'utilisation de l'arithmétique autour de 2000BCE, ce qui aurait été utile - par exemple - pour compter le stock vivant et calculer de nouveaux chiffres lorsque le bétail était vendu.

Environnement Cette scène représente un décompte de bovins (copié par l'égyptologue Lepsius). Dans le registre du milieu, nous voyons des vaches à cornes 835 à gauche, juste derrière eux des animaux 220 et à droite des chèvres 2,235. Dans le registre inférieur, nous voyons des ânes 760 à gauche et des chèvres 974 à droite. Wikimedia commons, CC BY

Mais le développement de la pensée arithmétique nécessite-t-il un grand cerveau de primates ou les autres animaux font-ils face à des problèmes similaires leur permettant de traiter des opérations arithmétiques? Nous avons exploré cela en utilisant l'abeille.

Comment former une abeille

Les abeilles mellifères sont des lieux privilégiés de recherche de nourriture - ce qui signifie qu'une abeille butineuse retournera à un lieu si l'emplacement fournit une bonne source de nourriture.

Nous fournissons aux abeilles une concentration élevée d’eau sucrée pendant les expériences. Par conséquent, les abeilles individuelles (toutes des femelles) continuent de revenir à l’expérience afin de collecter des éléments nutritifs pour la ruche.

Dans notre configuration, quand une abeille choisit un nombre correct (voir ci-dessous), elle reçoit une récompense d’eau sucrée. Si elle fait un choix incorrect, elle recevra une solution de quinine au goût amer.

Nous utilisons cette méthode pour apprendre aux abeilles à apprendre l’addition ou la soustraction en quatre à sept heures. Chaque fois que l'abeille était pleine, elle retournait dans la ruche, puis revenait à l'expérience pour continuer à apprendre.

Addition et soustraction chez les abeilles

Les abeilles ont été individuellement entraînées à visiter un appareil en forme de labyrinthe en Y.

L'abeille volait dans l'entrée du labyrinthe en Y et voyait un ensemble d'éléments comprenant entre une et cinq formes. Les formes (par exemple: formes carrées, mais de nombreuses options de forme ont été utilisées dans des expériences réelles) seraient l'une des deux couleurs. En bleu, l'abeille devait effectuer une opération d'addition (+ 1). Si les formes étaient jaunes, l'abeille devrait effectuer une opération de soustraction (- 1).

Pour la tâche de plus ou moins un, un côté contient une réponse incorrecte et l'autre côté contient la bonne réponse. Le côté des stimuli a été modifié de manière aléatoire tout au long de l'expérience, afin que l'abeille n'apprenne pas à ne visiter qu'un côté du labyrinthe en Y.

Après avoir visualisé le numéro initial, chaque abeille volait à travers un trou dans une chambre de décision où elle pouvait choisir de voler vers le côté gauche ou le côté droit du labyrinthe en Y, en fonction de l'opération pour laquelle elle avait été formée.

Environnement L'appareil Y-Maze utilisé pour la formation des abeilles. Scarlett Howard

Au début de l'expérience, les abeilles ont fait des choix aléatoires jusqu'à ce qu'elles puissent trouver un moyen de résoudre le problème. Finalement, au cours des essais d’apprentissage 100, les abeilles ont appris que bleu signifiait + 1 tandis que jaune signifiait -1. Les abeilles pourraient alors appliquer les règles aux nouveaux numéros.

Lors des tests avec un nouveau nombre, les abeilles ont corrigé l'addition et la soustraction d'un élément 64-72% du temps. Les performances de l'abeille aux tests étaient significativement différentes de ce à quoi nous nous attendions si les abeilles choisissaient au hasard, la performance au niveau de chance (50% correct / incorrect)

Ainsi, notre «école des abeilles» dans le labyrinthe en Y a permis aux abeilles d'apprendre à utiliser des opérateurs arithmétiques pour additionner ou soustraire.

Pourquoi est-ce une question complexe pour les abeilles?

Les opérations numériques telles que l’addition et la soustraction sont des questions complexes car elles nécessitent deux niveaux de traitement. Le premier niveau nécessite une abeille pour comprendre la valeur des attributs numériques. Le deuxième niveau nécessite que l'abeille manipule mentalement les attributs numériques dans la mémoire de travail.

En plus de ces deux processus, les abeilles devaient également effectuer les opérations arithmétiques dans la mémoire de travail - le chiffre «un» à ajouter ou soustraire n'était pas présent visuellement. Au contraire, l'idée de plus un ou moins «un» était un concept abstrait que les abeilles devaient résoudre au cours de la formation.

Démontrer qu’une abeille peut combiner l’arithmétique simple et l’apprentissage symbolique a permis d’identifier de nombreux domaines de recherche à approfondir, tels que la possibilité d’addition et de soustraction d’autres animaux.

Implications pour l'IA et la neurobiologie

L'intelligence artificielle suscite beaucoup d'intérêt et la capacité des ordinateurs à permettre l'autoapprentissage de nouveaux problèmes.

Nos nouvelles découvertes montrent que l’apprentissage d’opérateurs arithmétiques symboliques permettant l’addition et la soustraction est possible avec un cerveau miniature. Cela suggère qu'il pourrait exister de nouveaux moyens d'intégrer les interactions des règles à long terme et de la mémoire de travail dans les conceptions afin d'améliorer l'apprentissage rapide par l'IA de nouveaux problèmes.

Nos résultats montrent également que de nombreux cerveaux peuvent probablement parvenir à comprendre les symboles mathématiques en tant que langage avec des opérateurs, ce qui contribue à expliquer le nombre de cultures humaines développant de manière indépendante des compétences en calcul.

A propos de l'auteur

Scarlett Howard, candidate au doctorat, Université RMIT; Adrian Dyer, professeur agrégé, Université RMITet Jair Garcia, chercheur, Université RMIT

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

Livres connexes

{amazonWS: searchindex = Livres; mots-clés = abeilles; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

suivez InnerSelf sur

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Recevez le dernier par courriel

{Emailcloak = off}