Бджоли навколо бджолиної матки, позначеної крапкою на спині. Shutterstock

Життя медоносної бджоли залежить від її успішного збору нектару з квітів для виготовлення меду. Вирішити, яка квітка, швидше за все, дарує нектар, неймовірно складно.

Щоб це зробити правильно, потрібно правильно зважити тонкі ознаки типу, віку та історії квітки – найкращі показники того, що квітка може містити крихітну краплю нектару. Помилка — це в кращому випадку марна трата часу, а в гіршому означає зіткнення зі смертельним хижаком, який ховається в квітах.

У нових дослідженнях опубліковано сьогодні в eLife наша команда розповідає, як бджоли приймають ці складні рішення.

Поле штучних квітів

Ми кинули виклик бджолам із полем штучних квітів, зроблених із кольорових дисків картону, кожен із яких містив маленьку краплю цукрового сиропу. Різнокольорові «квіти» відрізнялися за ймовірністю пропонування цукру, а також відрізнялися за тим, наскільки добре бджоли могли оцінити, приносить фальшива квітка винагороду чи ні.

Ми наносили крихітні нешкідливі позначки фарбою на спину кожної бджоли та знімали кожен візит бджоли до квіткового масиву. Потім ми використали комп’ютерний зір і машинне навчання, щоб автоматично визначити положення та траєкторію польоту бджоли. З цієї інформації ми могли б оцінити та точно визначити час кожного окремого рішення, прийнятого бджолами.

Ми виявили, що бджоли дуже швидко навчилися визначати найбільш корисні квіти. Вони швидко оцінили, прийняти чи відхилити квітку, але дивно, що їхній правильний вибір був у середньому швидшим (0.6 секунди), ніж неправильний (1.2 секунди).

Це навпаки того, що ми очікували.

Зазвичай у тварин – і навіть у штучних системах – точне рішення займає більше часу, ніж неточне рішення. Це називається компроміс швидкість-точність.

Цей компроміс відбувається тому, що визначення того, правильне чи неправильне рішення, зазвичай залежить від того, скільки доказів ми маємо для прийняття цього рішення. Більше доказів означає, що ми можемо прийняти точніше рішення, але збір доказів потребує часу. Тож точні рішення зазвичай приймаються повільно, а неточні – швидше.

Компроміс «швидкість-точність» настільки часто зустрічається в інженерії, психології та біології, що його можна назвати «законом психофізики». І все ж бджоли, здавалося, порушували цей закон.

Єдині інші тварини, які, як відомо, перемагають компроміс швидкості та точності це люди і примати.

Як тоді бджола з її крихітним, але дивовижним мозком може бути нарівні з приматами?

Бджоли уникають ризику

Щоб розібратися в цьому питанні, ми звернулися до обчислювальної моделі, запитуючи, які властивості повинна мати система, щоб перемогти компроміс швидкості та точності.

Ми створили штучні нейронні мережі, здатні обробляти сенсорні дані, навчатися та приймати рішення. Ми порівняли продуктивність цих штучних систем прийняття рішень зі справжніми бджолами. З цього ми могли б визначити, що система повинна мати, щоб перемогти компроміс.

Відповідь полягала в тому, щоб надати відповідям «прийняти» та «відхилити» різні обмежені за часом порогові значення доказів. Ось що це означає – бджоли приймали квітку лише в тому випадку, якщо, на перший погляд, вони були Переконайтеся це було винагородою. Якщо у них була якась невпевненість, вони її відкидали.

Це була стратегія, яка не схилялася до ризику й означала, що бджоли могли пропустити деякі корисні квіти, але вона успішно зосередила свої зусилля лише на квітах із найкращими шансами та найкращими доказами забезпечення їх цукром.

Наша комп’ютерна модель того, як бджоли приймали швидкі та точні рішення, добре відображалася як на їхній поведінці, так і на відомих шляхах мозку бджіл.

Наша модель є правдоподібною для того, щоб бджоли настільки ефективно та швидко приймали рішення. Більше того, це дає нам шаблон для того, як ми можемо будувати системи – наприклад, автономних роботів для розвідки чи видобутку корисних копалин – із цими функціями.

про автора

Ендрю Баррон, Професор, Університет Маккуорі

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

ІНГ