Aritmatika Madu: Penambahan dan Pengurangan oleh Lebah

Lebih banyak tidak selalu berarti lebih baik. Frasa ini dapat dengan jelas menggambarkan rasio kemampuan mental makhluk dengan ukuran otaknya. Pemegang rekor di dunia binatang adalah paus sperma, yang otaknya memiliki berat sekitar 9 kg. Di antara makhluk darat, gelar ini telah menghasilkan gajah India dengan otak 5 kg. Otak burung unta lebih kecil dari bola matanya dan beratnya 26 gram. Tetapi otak salah satu spesies burung yang paling cerdas - burung beo kelabu - memiliki berat sekitar 118 gram, yaitu sekitar 22% dari total berat badan. Pada manusia, otak memiliki berat rata-rata 1,3 kg, sedangkan itu adalah manusia yang merupakan mahkota evolusi. Angka-angka ini dengan jelas menunjukkan bahwa masalahnya bukan kuantitas, tetapi kualitas, sehingga untuk berbicara.

Tetapi bagaimana jika otak makhluk itu hanya memiliki berat sekitar 0,065 gram dan terdiri dari 950.000 neuron (sebagai perbandingan, manusia memiliki sekitar 100 miliar di antaranya)? Bisakah makhluk seperti itu menunjukkan kemampuan intelektual yang dapat mengejutkan para ilmuwan? Bahkan yang dia bisa, dan makhluk ini adalah lebah madu yang bersahabat dengan aritmatika. Hari ini kita akan membiasakan diri dengan studi tentang kemampuan matematika lebah, yang membuka informasi baru untuk memahami individu mereka, bukan kecerdasan kolektif. Selain itu, para ilmuwan mulai lebih memahami hubungan antara berat dan struktur otak dengan tingkat kecerdasan. Bagaimana para ilmuwan menghitung lebah tanpa kalkulator, bagaimana lebah melakukannya dengan baik, dan apa yang diketahui para ilmuwan? Temukan jawabannya dalam laporan kelompok riset. Ayo pergi.

Dasar studi

Ketika seseorang berkata "lebah" dan "kecerdasan", jawaban asosiatif segera muncul di kepala kita - pikiran kolektif. Dan tidak sia-sia, karena lebah madu benar-benar menunjukkan koherensi luar biasa dalam hal keberadaan segerombolan yang dipimpin oleh ratu-ratu. Kita tidak terbiasa menganggap lebah sebagai individu yang mampu melakukan tindakan yang sangat intelektual, lebih suka menganggapnya sebagai bagian dari organisme biologis yang kompleks, yang merupakan segerombolan keseluruhan.


Video ini menunjukkan bagaimana para peneliti melakukan percobaan dengan babon, yang menunjukkan pemahaman tentang konsep kuantitatif "banyak / sedikit" (lebih / kurang).

Para ilmuwan mencatat bahwa saat ini beberapa spesies hewan sudah diketahui yang mampu melakukan operasi matematika sederhana untuk mencapai tujuan apa pun. Namun, sebagian besar kasus yang dilaporkan adalah primata. Meskipun di antara makhluk dengan sistem saraf yang kurang berkembang, keterampilan serupa terlihat. Misalnya, laba-laba memahami jumlah mangsa, yaitu, mereka sadar akan konsep-konsep seperti penjumlahan dan pengurangan.

Selain mengidentifikasi keterampilan seperti itu, aspek penting adalah pemahaman perhatian tindakan. Dengan kata lain, apakah laba-laba yang sama mengerti bahwa ia memiliki 3 lalat, ia menangkap satu lalat, dan sekarang ada 4 lalat? Di antara banyak penelitian, seseorang dapat memilih studi tentang beo abu-abu dan simpanse, yang, di samping keterampilan penambahan dan pengurangan, mampu menandai hasil dari tindakan matematika ini dengan angka yang sesuai. Dengan demikian, makhluk-makhluk ini menunjukkan pemahaman tentang apa yang terjadi.

Lebah madu sangat bagus untuk mempelajari keterampilan ini karena mereka telah lama menunjukkan kemampuan untuk belajar dan mengingat tindakan tertentu untuk memecahkan masalah dari kategori "di atas / di bawah", "kiri / kanan", "sama / berbeda", "besar / kecil" dll. Perlu dicatat bahwa proses belajar dan menghafal pada lebah dalam kondisi laboratorium jauh lebih efektif dan lebih cepat jika taktik "hadiah / hukuman" diterapkan, yang menunjukkan adanya perhatian dan, tentu saja, memori jangka panjang pada masing-masing lebah.


Di sini Anda dapat menemukan atlas otak lebah madu.

Penelitian ini bertujuan untuk pertimbangan yang lebih rinci tentang kemampuan matematika lebah, yaitu penjumlahan dan pengurangan, dalam kondisi yang terkendali menggunakan taktik yang disebutkan di atas. Kami akan mempertimbangkan bagaimana percobaan diatur di bawah ini.

Eksperimen

Subjek uji adalah 14 lebah madu, ditandai dengan garis berwarna untuk identifikasi. Unsur-unsur utama percobaan dapat disebut labirin dalam bentuk "Y", perbedaan warna dalam rangsangan visual (tip) dan kemampuan lebah untuk terbang bebas.


Skema labirin eksperimental "Y".

Dan sekarang dalam rangka. Lebah dilatih untuk terbang melalui pintu masuk ke kompartemen pengambilan keputusan, di mana di depannya ada sampel yang mengandung unsur kuning atau biru. Jika berwarna biru, maka Anda perlu menambahkan 1 elemen, jika kuning - kurangi. Dengan kata lain, lebah melihat 3 kotak kuning di depannya (seperti pada diagram di atas), yang berarti 1 kurangi. Setelah membuat keputusan yang tepat, lebah harus mendarat di tiang, di mana solusi untuk puzzle sederhana 3-1 = 2, yaitu, dengan dua kotak kuning, digambarkan. Jika sampel berwarna biru, maka Anda perlu menambahkan 1 elemen (2 + 1 = 3) dan melakukan urutan tindakan yang sama.

Jawaban (benar dan salah) terletak 15 cm dari tengah area keputusan. Untuk jawaban yang benar, hadiah diberikan dalam bentuk 10 μl larutan sukrosa 50%. Untuk jawaban yang salah - larutan kina 60 mM (rasanya sangat pahit, yang tidak disukai lebah secara alami). Setelah setiap pendaratan lebah pada satu atau lain tiang, yang terakhir dibersihkan dengan alkohol 20% dan diubah menjadi yang baru untuk sepenuhnya menghilangkan jejak lebah, yang bisa menjadi petunjuk tambahan atau membingungkan lebah.

Penting untuk mencatat satu hal lagi: jika lebah menjawab secara tidak benar dan menerima kina pahit, diberi kesempatan untuk terbang bebas ke tempat bertengger di bawah jawaban yang benar untuk solusi sukrosa. Ini dilakukan untuk menjaga motivasi. Juga, percobaan dilakukan ketika sukrosa dan kina diganti dengan tetesan air biasa, sehingga meratakan dorongan dan hukuman.


Semua varian rangsangan visual (tugas dan solusi): 108 untuk pengurangan dan 108 untuk tambahan.

Stimulus visual (kotak, belah ketupat, lingkaran dan segitiga) digambarkan pada latar belakang abu-abu 6x6 cm dan ditutup dengan laminasi dengan ketebalan 80 μl. Warna-warna (kuning dan biru) dipilih sesuai dengan visi lebah.

Sejumlah besar kemungkinan kombinasi 216 pilihan untuk rangsangan visual adalah karena keinginan para ilmuwan untuk memastikan bahwa lebah tidak akan menggunakan pemikiran asosiatif dalam proses penyelesaian masalah. Artinya, setiap kali mereka akan menerima insentif baru.

Selama beberapa periode pelatihan 30 dan 60 menit, lebah dilatih untuk menemukan pintu masuk ke labirin, pintu masuk ke kompartemen pengambilan keputusan dan tempat bertengger, tempat sukrosa dan kina akan ditempatkan. Secara total, setiap lebah menghabiskan 100 kunjungan (total untuk tugas pengurangan dan penambahan, dilakukan secara acak).

Selain masalah, angka 1,2 dan 4 digunakan, yaitu, jawaban yang salah adalah 1, 2, 3, 4 dan 5, dan yang benar adalah 2, 3, 5 (mis. 1 + 1, 2 + 1 dan 4+ 1). Tugas pengurangan memiliki angka 2, 4, dan 5. Jawaban yang benar adalah 1, 3, dan 4, dan yang salah adalah 1, 2, 3, 4, dan 5. Angka 3 tidak digunakan selama pendekatan pelatihan untuk dijadikan semacam inovasi dalam tes akhir .

Selama percobaan (akhir) utama, lebah harus melakukan 4 tes dari 10 tugas. Ada juga 10 tugas lagi tanpa dorongan (sukrosa) dan tanpa hukuman (kina), dan menggunakan air biasa (10 μl) sebagai motivasi bagi lebah untuk mendarat di tempat bertengger. Semua tes dilakukan dalam urutan acak.

Perlu juga dicatat bahwa posisi jawaban yang benar dan yang salah adalah sedemikian rupa sehingga lebah tidak mengikuti rute yang sama (diagram di atas). Misalnya, di sebelah kiri dalam dua tes berturut-turut mungkin ada jawaban yang benar, baik benar dan salah, atau dua salah berturut-turut. Selain itu, di antara tugas adalah tugas dengan nomor 3, yang tidak disajikan selama tes pelatihan.

Hasil Eksperimen


Grafik hasil pelatihan dan tes akhir.

Sudah pada tahap pelatihan (100 upaya), peningkatan jumlah jawaban yang benar dicatat baik dalam pengurangan maupun penambahan masalah. Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa selama pelatihan, taktik dorongan / hukuman digunakan, yang berkontribusi pada percepatan kemampuan belajar lebah (sangat menyukai gula dan tidak suka kina). Pada grafik A di atas, kita melihat kurva pertumbuhan yang indah dari jawaban yang benar dengan jumlah pendekatan pelatihan (z = 8,14, P <0,001). Garis horizontal putus-putus (pada level 0,5) memisahkan jawaban yang benar secara acak. Fungsi utama pertumbuhan kemampuan belajar lebah (14 individu yang diuji) dibuat dengan menggunakan model campuran linier umum. Titik hitam pada grafik adalah nilai rata-rata (± 95%) dari jawaban yang benar sesuai dengan interval kepercayaan (wilayah ungu).

Para ilmuwan juga mencatat bahwa mereka memperhatikan perbedaan kecepatan belajar antara individu yang berbeda. Ini mungkin menunjukkan sifat individu dari persepsi rangsangan visual (tugas dan jawaban) dan kerentanan individu terhadap dorongan / hukuman (sukrosa / kina).

Empat opsi untuk pengujian dapat dijelaskan sebagai berikut:

• Selain itu. Jawabannya salah di sisi yang sama dengan jawaban yang benar. Tugas - 3, benar - 4, salah - 5.
• Selain itu. Jawaban yang salah dari sisi yang berlawanan dari kanan. Tugas - 3, benar - 4, salah - 5.
• Pengurangan Jawabannya salah di sisi yang sama dengan jawaban yang benar. Tugas - 3, benar - 2, salah - 1.
• Pengurangan Jawaban yang salah dari sisi yang berlawanan dari kanan. Tugas - 3, benar - 2, salah - 4.

Tingkat jawaban yang benar selama keempat tes cukup tinggi untuk dikaitkan dengan kesempatan biasa.

Selain itu masalah dengan jawaban yang benar dan salah, di satu sisi, lebah memilih jawaban yang benar (nomor 4) dalam 72.1 ± 3.20% kasus (z = 5.05, P <0.001). Selain itu, ketika jawaban yang benar dan salah selalu dari sisi yang berbeda, lebah menjawab dengan benar dalam 67,9 ± 2,69% kasus (z = 5.05, P <0,001).

Di satu sisi, hasil dalam masalah pengurangan dengan jawaban yang benar dan salah juga pada tingkat yang sangat baik dan sebesar 63,6 ± 2,89% (z = 3,17, P = 0,002), dan ketika mengatur jawaban yang benar dan salah, selalu dari sisi yang berbeda - 67,9 ± 3,66% (z = 4,13, P <0,001). Data-data ini disajikan dalam grafik hasil B.

Membandingkan indikator dari keempat jenis tes, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa lebah mengatasinya pada tingkat yang sama, yaitu, arah jawaban yang benar / salah atau tugas itu sendiri (pengurangan atau penambahan) tidak memainkan peran penting dalam mempelajari indikator dan pelaksanaan tugas yang benar.

Untuk kenalan yang lebih terperinci dengan penelitian ini, saya sangat menyarankan agar Anda melihat laporan para ilmuwan dan materi tambahan untuk itu.

Epilog

Sepintas, percobaan semacam itu terlihat agak aneh dan bahkan konyol, tetapi mereka tidak kehilangan konten informasinya. Secara pribadi, saya lebih terkejut bukan dengan tujuan melakukan percobaan seperti itu, tetapi dengan metode perilaku mereka. Anda perlu memiliki banyak imajinasi untuk memikirkan membangun apa yang dilakukan para peneliti.

Dalam kesimpulan atas pekerjaan mereka sendiri, para ilmuwan menyentuh pengamatan yang lucu. Pertama, anak kecil manusia (balita) tanpa pengetahuan bahasa dan angka-angka ekuivalen verbal mampu menunjukkan hasil yang cukup tinggi ketika melakukan tugas aritmatika sederhana untuk penjumlahan dan pengurangan. Contoh yang lebih menarik adalah orang Indian Munduruku dari Amerika Selatan, yang bahasanya tidak memiliki padanan verbal dalam jumlah besar. Munduruku melakukan pekerjaan dengan aritmatika sederhana dengan angka hingga 5, tetapi mengalami kesulitan dalam masalah dengan angka besar. Namun, pada saat yang sama mereka dapat menggunakan aproksimasi (aproksimasi) dan mencapai hasil yang relatif akurat dalam perhitungan mereka.

Pengamatan seperti itu, bersama dengan penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan mengkonfirmasi fakta bahwa bahasa dan pengetahuan mendalam awal dan pemahaman angka bukanlah elemen yang diperlukan untuk tugas-tugas sederhana penambahan dan pengurangan. Di masa depan, peneliti aritmatika lebah akan memperumit tugas untuk mata pelajaran mereka, melampaui kisaran angka 1 ... 5 dan menambahkan angka besar.

Baik ukuran otak, maupun kebiasaan sosial makhluk itu adalah kriteria mendasar untuk keberhasilan operasi sejumlah kecil. Simpanse, kakatua abu-abu, laba-laba, dan sekarang bahkan lebah adalah contoh utama.

Terima kasih atas perhatian Anda, tetap ingin tahu dan selamat bekerja, kawan.

Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami temukan untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hingga musim semi gratis ketika membayar selama setengah tahun, Anda dapat memesan di sini .

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 249 di Belanda dan Amerika Serikat! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?