스칼렛 하워드는 수학을 꿀벌에게 가르칩니다. 그녀는 멜버른의 Rmit University에서 콘크리트 발코니에서 몇 개의 두드러기로 시작했으며, 동물학 박사 과정 후보 후보였습니다. 오늘날 툴루즈 대학교 (University of Toulouse)에서 박사후 연구원 인 그녀의 교훈은 약 50 개의 두드러기가있는 작은 분야에서 열립니다.
그것은 조금 이상하게 보일 수 있습니다. 꿀벌은 결국 곤충입니다. 그들은 수학에 대해 무엇을 알고 있습니까? 많이, 그것은 밝혀졌습니다. 이 유사 비행 곤충은 0의 개념을 추가, 빼고 심지어 이해할 수 있습니다.
하워드는“운동과 비행 패턴에서 의사 결정 과정을 볼 수 있습니다. 두 가지 답변 중 어느 것이 올바른지 결정하는 동안, 그들은 종종 솔루션 중 하나를 향해 날아가서 더 잘 생각하고 다른쪽으로 날아가는 것처럼 보입니다.
하워드는 한 번에 한 번의 벌을 가르쳐서 y 미로 (Y Maze)로 알려진 장치 옆에 배치합니다. 산술 수업에서, 파란색 모양은 주어진 모양에 "1을 추가"하고, 노란색 모양은 "빼기 1"을 의미합니다. 이 질문에 답하기 위해 BEE는 Y의 상단 팔 입구에 게시 된 두 가지 가능한 솔루션 중 하나를 선택합니다. 꿀벌은 정답과 관련된 팔과 벌과 관련하여 꿀벌이 쓴 물에 대한 보상 (설탕 물)을 찾을 수 있습니다.
그녀는 꿀벌에게 꿀벌을 가르치기 위해 먼저“보다 작다”는 개념을 이해하도록 훈련시켰다. 추가 및 뺄셈 문제와 마찬가지로, 그녀는 올바른 선택을 위해 강화를 제공했습니다. 개인 꿀벌이“보다 적은 것”을 이해했을 때, 그녀는 실험의 테스트 단계로 꿀벌을 발전 시켰으며, 이곳에서 꿀벌이 이전에 한 번도 발생한 적이없는 숫자의 수치가 0보다 적은지 결정할 것입니다. 각 꿀벌은 대답 할 기회가 한 번 밖에 없었습니다. 꿀벌은 종종“제로 모양”이 수많은 모양보다 작은 것으로 식별되었으며, Howard는 긍정적 인 정수보다 0이 작다는 타고난 이해를 가져야한다고 결론지었습니다.
.각 실험에 대해 하워드는 두드러기의 수천 명으로부터 약 100 개의 임의의 꿀벌을 훈련시키고 테스트합니다. 그들을 다루는 것은 충분히 간단합니다. 각각의 올바른 선택 후에, 벌은 스스로 하이브로 날아가서 달콤한 보상을 오프로드합니다. 그러면 어느 시점에서 돌아올 것입니다. 꿀벌이 중심적인 장소이기 때문에 실험을 기억하고 추가 자원을 위해 복귀 할 것이기 때문입니다. 그녀의 다음 학생을 준비하기 위해 Howard는 Y 미로의 자극을 바꿉니다. 그녀는 수백, 아마도 수천 개의 자극이 인쇄되고 적층되어 있습니다.
하워드는“그들은 꿀벌이 향기가 나기 때문에 에탄올로 청소할 수 있도록 적층되어있다”고 말했다. “그들은 시험을 속이는 것을 위해 무엇이든 할 것입니다. 그들은 똑똑합니다! 그들은 정답을 표시합니다. 꿀벌은 우리가 생각했던 것만 큼 단순하지 않습니다. 또는 어떤 사람들은 여전히 자신을 생각하는대로.”
Quanta Magazine 최근 하워드와 그녀의 연구에 대해 이야기했습니다. 인터뷰는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.
꿀벌의 수학적 능력을 연구하게 된 것은 무엇입니까? 당신은 버그의 팬 이었습니까?
나는 항상 꿀벌을 두려워했다. 그러나 호주의 대학에있을 때 꿀벌의인지 능력을 연구하는 Adrian Dyer는 다음과 같이 말했습니다.“꿀벌은 정말 멋진 일을 할 수 있습니다. 그들은 인간의 얼굴을 인식하고 미로를 탐색 할 수 있습니다.” 나는“정말? 그게 사실인가요? 나는 그것을 직접보고 싶다.” 그래서 나는 꿀벌의인지 능력에 대한 작업에 대한 아이디어를 잠재적 인 박사에게 투구했습니다. 감독자.
우리는“우리는 실제로 고위험/높은 보상으로 무언가를 할 수 있거나 덜 위험하지만 덜 흥미로운 일을 할 수 있습니다.”라고 생각했습니다. 우리는 먼저 위험한 것을 시도했습니다. 꿀벌이 일부 영장류와 새들과 같은 수준에서 0을 이해할 수 있는지 여부
대부분의 동물은 예를 들어, 그들 앞에“음식”또는“제로 음식”이 있는지 여부를 알고 있습니다. 꿀벌은 제로에 대한이 기본적인 이해보다 더 많은 것을 가지고 있습니까?
꿀벌은 숫자 연속체 내에 0을 배치 할 수 있습니다. 그들은 Zero가 1보다 작고 2보다 작고 3보다 작습니다. 또한 0은 "1보다 작다"보다 "6보다 작습니다"라는 것을 알고 있습니다.
.많은 동물들이 0이 어려워집니다. 1 번은 그들이 본 것 중 가장 낮은 숫자 일 수 있습니다. 우리가 그 실험에서 긍정적 인 결과를 얻었을 때 그들이 긍정적 인 정수보다 0이 낮다는 것을 알았을 때 정말 흥미로 웠습니다.
물론 꿀벌마다 학습 과정이 다릅니다. 일부는 처음부터 정말 잘합니다. 일부는 정말 나쁘다. 당신은 그들이 점점 더 많은 것을 얻기 시작하는 순간을 봅니다. 당신은 그들을 너무 많이 의인화하고 싶지 않지만 그들이 배우는 방법을 보는 것은 정말 놀랍습니다.
잠깐만 - 일부 꿀벌은 다른 꿀벌보다 수학에서 더 낫습니까?
우리는 실제로 그것을 정량화했습니다. 우리는 꿀벌 수치 능력을 위해 노력하고있는 우리 팀의 이론 물리학자를 보유하고 있습니다. 그는 내 결과에 대한 베이지안 분석을 실행했습니다. 우리는“좋아요, 꿀벌은 산술 과제에 능숙하지 않은 것에서이 특정 시점에서 그것을 이해하기로 전환 할 수있는 순간을 찾기를 바랐습니다. 그러나 우리는 개인들 사이에 일관성이 없음을 발견했습니다. 개별 벌이 실제로 열악한 행동에서 실제로 잘하는 것으로 전환 한 순간 각 벌에 대해 다른 단계에서 일어났습니다.
다시 말해서 사람들처럼. 그렇다면 다른 연결이 있습니까? 꿀벌의 수치 능력을 이해할 때, 우리는 인간의 수치 능력에 대한 통찰력을 얻습니까?
인간과 꿀벌은 6 억 년이 넘는 진화로 분리됩니다. 두 종 모두 유사한 수치 적 작업을 수행 할 수 있다면 수치 능력의 진화에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 진화가 발산 되는가? 수렴? 평행?
동물의 수치 능력에 대한 큰 논쟁이 있습니다. 한쪽은 언어와 문화, 특히 사물을 적고 말하는 인간 능력 때문에 수치 인식, 즉 첨가, 뺄셈, 곱셈 및 분할과 같은 복잡한 작업이 가능하다고 주장합니다. 다른 쪽은 동물이 수치 정보를 처리 할 진화론 적 필요성이 있다고 주장합니다.
우리의 작업은 두 번째 주장을지지합니다. 우리는 곤충이 추가 및 뺄셈을하고“보다 크다”와“보다 작다”는 것을보고 있습니다. 과학자들은 여러 종에서 수치 능력을 관찰했습니다. 이러한 능력은 진화론 적으로 고대 인 것으로 보입니다. 내 가설은 꿀벌과 다른 동물들이 시간이 지남에 따라 지속 된 필요가 있기 때문에 문화와 언어없이 수치 정보를 처리 할 수 있다는 것입니다.
.어떤 종류의 필요가 있습니까? 꿀벌 이이 수치 기술로부터 혜택을받는 이유는 무엇입니까?
우리는이 질문을하고 있습니다. 우리는 먹이 활동에 숫자 차별과 숫자 감각이 얼마나 유용한 지 확인하려고 노력하고 있습니다. 아마도 숫자는 어떤 꽃 패치가 그들에게 더 유익 할 수 있는지 결정하는 데 도움이됩니다. 그들은 꽃의 양에 관심이 있습니다. 랜드 마크를 계산할 수 있다는 것은 하이브와 자원이있는 장소 사이의 내비게이션에 실제로 유용 할 수 있습니다. 꿀벌이 꽃의 종을 구별하기 위해 꽃잎을 사용하도록 제안하는 오래된 종이도 있습니다.
이 연구는 꿀벌이하는 과제가 자연 환경에서 그들과 생태 학적으로 관련되어야하기 때문에 이전에 한 일과 다릅니다. 우리는 설탕을 받기위한 [아마도 관련이없는] 과제를 배우는 압력없이 여전히 숫자를 처리 할 필요가 있거나 처리 할 필요가 있는지 훈련이 없을 때 그들이 선택하는 방법을보고 싶습니다. "그들이 스스로 무엇을 할 것인가?"라는 질문이 더 많습니다.
그래서 당신이 옳다면 그 숫자 감각이 실제로 언어와 문화를 초월합니다. 그게 숫자에 대한 우리 자신의 이해에 어떤 의미가 있습니까?
우리는 그 의미에 대해서만 묻기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고, 우리 팀은 방금 교육 저널에 종이를 받아 들였습니다. 우리 논문은 수치 능력을 개발하도록 꿀벌을 훈련시키는 방식이 인간 학습뿐만 아니라 인공 지능과 디자인에도 영향을 미친다는 것을 제안합니다. 그러나 나는 틀린 답변을 위해 아이들에게 쓰라린 맛의 물질을 먹이는 것이 좋습니다!
우리의 생각은 우리가 꿀벌 뇌를 바탕으로 컴퓨터 모델을 기반 할 수 있다는 것입니다. 꿀벌 뇌는 1,000 억이 넘는 우리에 비해 백만 미만의 뉴런으로 구성됩니다. 그들은 매우 작은 가공 시스템을 사용하여 이러한 복잡한 작업을 수행 할 수 있으며 에너지 소비 방식이 많지 않습니다 - 설탕 물 방울. 우리가 그들이 그렇게 효율적인 방식으로 배우는 방식을 해결할 수 있다면 컴퓨터 학습에 적용 할 수 있습니다. 우리의 컴퓨터는 많은 에너지를 사용하므로 꿀벌이 복잡한 작업을 배우고 수행하는 방법을 살펴보면 컴퓨팅 솔루션의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
더 높은 수학은 어떻습니까? 꿀벌은 음수 또는 곱셈 및 분할과 같은 작업을 이해합니까?
우리는 이러한 개념 중 일부를 살펴볼 계획입니다. “이 숫자를 절반으로 나누는 것”과 같은 부서를 시도하고 싶습니다. 우리는 그들이 결과를 위 또는 아래로 반올림하는 것을 선호하는지 볼 수 있습니다. 일관성이 있습니까, 아니면 무작위입니까?
팀의 부정적인 숫자에 대해 많은 이야기가 있었지만 우리는 세부 사항을 해결하지 못했습니다. 도전이 있습니다. 어떤 자극이 음수를 나타낼 수 있습니까? 꿀벌이 그것을 부정적인 것으로 간주하는 방법을 어떻게 보장합니까?
곤충을 사용하면 많은 작업이 올바른 방식으로 질문을하도록 보장합니다. 당신은 그들에게 인간 시험을 줄 수 없습니다. 그들은 올바른 동기가 필요합니다. 그들은 그 질문에 대답 할 수있는 질문을 이해해야합니다.
그래서 더 이상 벌을 두려워하지 않는다고 말하는 것이 안전합니까?
내 집에 곤충이 있다면 죽이지 않습니다. 나는 그것이 밖에 있는지 확인합니다. 내 직업의 정말 특별한 부분은 대중, 낯선 사람, 친구, 꿀벌에 대해 모든 사람과 대화하는 것입니다. 나는 멜버른의 Flinders Street Station이나 Notre Dame의 옥상과 같은 곳에서 꿀벌에 대해 들었습니다. 가족과 친구들이 나에게 와서“다른 날에 벌을 보았습니다!”라고 말합니다. 또는“벌이 날아가는 것을 보았습니다!” 또는 "현재 내 정원에 꿀벌이 있습니다!" 대답합니다.“훌륭합니다!” 꿀벌을 보는 것은 정상이지만 그것에 대해 말하고 싶습니다.
