Способность пчёл принимать решения превосходит нашу собственную по точности и скорости. Для мозга размером с кунжутное семя это, мягко говоря, тревожное открытие. Однако механизмы, лежащие в основе такой исключительной производительности, практически неизвестны. В новом исследовании, опубликованном в журнале eLife, ученые проливают свет на их основы и показывают, что потенциально мы можем перенести эту способность на наши автономные роботизированные системы.
Принятие решений — один из ключевых элементов, определяющих познание. Рассматриваемое как завершение оценки нескольких возможностей, оно является неотъемлемой частью жизни животных. В частности, оно влияет на их способность взаимодействовать с окружающей средой и имеет решающее значение для выживания.
В улье каждая пчела играет вполне определённую роль, выполнение которой требует принятия сложных решений, чтобы не нарушить координацию и целостность роя. Для этого они должны работать быстро и эффективно, с невероятной точностью выбирая, какой участок и какой цветок исследовать, и при этом максимально избегать хищников. При выборе цветка они руководствуются крошечными вариациями цвета и запаха. В процессе принятия этих, казалось бы, простых решений задействованы сложные системы органов чувств, памяти и моторики.
Любая, даже самая незначительная ошибка может стоить не только энергии, но и выживания (как для пчелы, так и для улья). В полёте пчела может быть атакована птицами или другими крупными летающими насекомыми, а пауки и другие ползающие животные (умеющие маскироваться среди цветов) могут съесть её во время сбора пищи. Кроме того, пчела должна выбирать оптимальные маршруты как для пропитания, так и для того, чтобы обогнать хищников (и не рисковать, направляя их в сторону улья).
Чтобы поддерживать тонкий баланс между оценкой риска и эффективностью работы, пчелы имеют крошечный мозг, состоящий менее чем из миллиона нейронов. «И тем не менее они могут принимать решения быстрее и точнее, чем мы», — говорит Эндрю Баррон, исследователь из Университета Шеффилда (Великобритания) и соавтор нового исследования. По словам Бэррона, «робот, запрограммированный на выполнение работы пчелы, должен был бы работать под управлением суперкомпьютера».
Создание роботов, вдохновлённых природой
Расшифровка механизмов, лежащих в основе удивительных способностей пчёл к принятию решений, может помочь в создании более совершенных автоматизированных систем. За миллионы лет эволюции пчелы выработали невероятно эффективный мозг для решения своих задач, занимающий крайне мало места и требующий очень мало энергии.
Как и многие другие устройства, созданные природой (например, самолёты), Бэррон и его коллеги предполагают, что системы искусственного интеллекта (ИИ), которыми будут оснащены будущие роботы, могут последовать тому же примеру. Алгоритмы, созданные на основе мозговых сетей насекомых, могут в один прекрасный день позволить роботам передвигаться абсолютно автономно, без необходимости дистанционного управления.
Следует иметь в виду, что современные так называемые «автономные» роботы все ещё нуждаются в удалённой ИТ-поддержке. Даже самые современные робототехнические технологии, такие как беспилотники и марсоходы, для передвижения и выполнения задач нуждаются в беспроводной связи с центром обработки данных. «Такой технологический путь никогда не позволит беспилотнику по-настоящему самостоятельно исследовать Марс», — говорит Баррон.
Способности, сравнимые с возможностями приматов
Чтобы определить способность пчёл принимать решения, исследователи выпустили 20 пчёл в сад с искусственными цветами 5 разных цветов. Синие цветы содержали сахарный сироп, зеленые — раствор хинина (с горьким вкусом), а цветы других цветов (красные, жёлтые, фиолетовые) — глюкозу (которую предпочитают пчелы). Насекомым предлагалось ассоциировать каждый цвет с вероятностью вознаграждения (сладкая жидкость) или наказания (горькая жидкость). Их также выпускали в сад, где цветы содержали только дистиллированную воду.
На втором этапе пчелы выполняли навигационные тесты с «уменьшенной очевидностью». На этом этапе цвета цветов были неоднозначными, так как включали различные смеси предыдущих цветов. Также проводились вероятностные тесты «уменьшенного вознаграждения», когда сладкая жидкость была менее доступна.
Затем для каждой пчелы засекалось время принятия решения. Чтобы проследить все их перемещения, исследователи просмотрели более 40 часов видеозаписей. Время реакции и показатели точности выявили сложную схему процесса принятия решений. В частности, было установлено, что если пчелы были уверены в хорошем или плохом качестве цветка, то на принятие решения о том, искать его или нет, уходило в среднем всего 0,6 секунды. Если же они не были уверены в качестве цветка, то на принятие решения уходило 1,4 секунды.
Таким образом, скорость принятия решения пчёлами зависела как от качества доказательств, так и от вероятности вознаграждения. Такая тонкость сопоставима с принятием решений у приматов и свидетельствует о невероятной познавательной способности пчёл. Однако, учитывая плотность их мозга, можно предположить, что пчелы обладают мозговыми механизмами, значительно превосходящими наши собственные.
Разработав компьютерную модель, призванную воспроизвести процесс принятия решений пчёлами, исследователи обнаружили, что полученная структура очень похожа на ту, которая встречается в мозге других насекомых. «Наша модель предлагает надёжную автономную систему принятия решений, которая может найти применение в робототехнике», — говорится в их исследовании.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/sposobnost-pchjol-prinimat-resheniya-prevoshodit-nashu-sobstvennuju-po-tochnosti-i-skorosti/