对于蜜蜂来说,似乎没有什么真正重要的。
如图所示纸今天发表的研究表明,蜜蜂可以理解任何东西的数量价值,并将零沿着连续数字线放置在正确的位置。
这是第一个证据表明昆虫大脑可以理解零的概念,并且对我们理解复杂的数字处理如何进化具有重要意义。 更广泛地说,它可以帮助我们更好地设计复杂环境下运行的解决方案。
到底什么是“零”?
有理解零概念的四个阶段在人类文化、历史、心理学和动物学习方面。
第一阶段:将零理解为缺少某物,例如盘子里没有食物。 第一级可能在视觉处理的早期阶段启用。
第二阶段:将零理解为“无”与“有”,例如房间中是否有光。 因此,“无”被视为一个有意义的行为类别。
第三阶段:了解零可以有一个数值并且属于正数轴的低端。 例如:0
第四阶段:了解零可以被分配一个可用于现代数学和计算的符号表示,例如: 1 ? 1 = 0。
我们的新研究表明蜜蜂已经达到了理解零概念的第三阶段。
蜜蜂现在加入了少数精英物种的行列,这些物种已经表现出对零的理解达到了如此高级的水平。 尽管恒河猴,应征入伍的猴子, 单个黑猩猩,和一个非洲灰鹦鹉已经表现出学习或自发理解零概念的能力,这是第一次在昆虫中观察到如此高水平的认知数字处理。
为什么要关心零?
这零的重要性纵观人类历史,不可低估。
中国计数棒使用了空格为了帮助代表价值中的占位符,然而几个世纪以来,零作为一个具有定量价值的数字一直被忽视。 例如,罗马数字没有零符号。
但直到公元628年零有书面记录印度数学家 Brahma Gupta 在其著作 Brahmasputha Siddhanta 中将其视为一个独立的数字。 这是第一个提供使用零进行计算时使用的规则的书面记录。
我们今天所熟悉的符号零 (0) 的最早记录来自于墙上的印第安铭文印度瓜廖尔的一座寺庙(公元 876 年)。 阿拉伯数字和现代的零概念并没有传到西方直到公元1200年。
有趣的是,虽然人类文化花了几个世纪才完全理解和利用零的概念,但蜜蜂已经学会了应用以前的数字知识来展示对零的理解一天之内当接受促进数字认知的培训时。
我们如何向蜜蜂询问零
蜜蜂经常在此觅食复杂的环境并且已经进化了视觉处理解决方案适应了这样的生活。
在我们的研究中,我们通过使用特殊装置单独训练蜜蜂来收集含糖奖励来测试蜜蜂的数字处理,并学习考虑数字 1 ? 的“小于”规则。 6.
一只蜜蜂每次返回实验时都需要在两个数字之间进行选择。 例如,蜜蜂会收到两个新数字(3 vs. 4;1 vs. 2;2 vs. 5 等),直到它在许多学习事件中达到至少 80% 的着陆准确率从而选择最小的数字。
一旦蜜蜂实现了这一点,它就会受到以前未见过的代表零的“空集”刺激。
令人惊讶的是,受过“小于”规则训练的蜜蜂更喜欢访问空集,而不是任何其他更高值的数字。 这意味着蜜蜂知道空集的数量少于包含实际元素的集。
在进一步的实验中,其他蜜蜂能够将零放在数值连续体的低端,并证明了数值距离效应。
当准确度随着两个数字之间的差异的增加而增加时,就证明了数字距离效应。
研究表明,虽然蜜蜂可以区分零和一,但当数字相差较大时,例如在零和六的情况下,它们表现得更好。
研究零处理的下一步是了解小而看似简单的大脑(如蜜蜂的大脑)如何在神经学意义上代表零。
安德烈亚斯·尼德尔 (Andreas Nieder),德国蒂宾根大学动物数值能力专家写:
蜜蜂和其他动物先进的数字技能提出了这样的问题:它们的大脑如何将“无”转化为抽象的零概念。
这项针对蜜蜂的新研究在该领域提出了许多新问题,也清楚地表明大脑的大小和复杂性并不能完全决定智力,特别是数字能力。
斯嘉丽·霍华德, 博士生,皇家墨尔本理工大学;阿德里安·戴尔, 副教授,皇家墨尔本理工大学, 和奥罗尔·阿瓦格斯-韦伯, 研究员 ,图卢兹第三大学 - 保罗·萨巴蒂尔。