不只是靈長類動物,新研究顯示蜜蜂也能理解「零」的概念

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 10 日 5:10 | 分類 AI 人工智慧 , 科技教育 , 自然科學 follow us in feedly

「零」,代表著什麼?乍聽之下,這似乎是一個非常愚蠢的問題,但其實在整個動物王國中,能夠回答出這個問題的物種並不多見,除了人類以外,過去只有在經過訓練的靈長類動物和部分鳥類身上見過,但最近澳洲和法國的最新研究顯示,有一種昆蟲或許也將加入這個零的俱樂部。



澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT University)研究人員 Adrian Dyer 最近在法國圖盧茲大學(University of Toulouse)同事協助下完成了一系列實驗,雖然無法延伸推論到全部昆蟲,但至少能這麼說:蜜蜂似乎也明白「零」究竟是怎麼一回事。

在這一系列的實驗中,為了確定蜜蜂是否理解「大於」和「小於」的概念,研究人員將數枚印有不同數量(1~6 個)黑色圓點的紙張貼在牆上,透過提供糖水及奎寧的食物獎懲,訓練蜜蜂理解任務目的並做出最好選擇。

舉例來說,在「小於」的實驗中,當蜜蜂飛往牆上最少的 3 個黑點而非 5 個黑點紙張時便會獲得糖水獎勵,就平均而言,在經過了 40 次的選擇訓練之後,蜜蜂便能逐漸理解該如何停在最少圓點上的卡片以獲得甜食。

而在經過初步訓練後,研究人員開始將一張完全空白的紙黏貼在牆上,使其成為數個選項之一,令人驚訝的是,即使先前未曾看過空白紙張,這些蜜蜂卻自然而然的飛往該處,而不是選擇停留在其他任何數量的黑色圓點紙張上,它們似乎自然而然就知道:「沒有」比一更少。

這項結果也讓 Dyer 提出一些疑問,「究竟大腦是如何看待『沒有』?蜜蜂和其他收集大量食物的動物,是不是演化出特別的神經機制來理解零?如果蜜蜂能夠學習這些甚至在部分古老文明中沒有發現的先進數學技能,這讓我們該開始考慮或許存在著一種機制,讓動物和我們都能理解零的概念。」

許多未參與研究的相關學者也有著類似看法。倫敦瑪麗皇后大學(QMUL)感官和行為生態學教授 Lars Chittka 便向 Gizmodo 指出,他想像不出任何的自然環境會讓理解零對蜜蜂來說很重要,而即使如此,這些小生物卻還是能學習到這個概念,這與他自身過去對蜜蜂使用適應性工具的研究一致──蜜蜂確實可以靈活地去應對那些過去在進化史中從未面臨的挑戰。

過去學界經常爭論於動物是否需要足夠體積的大腦,才能去解決傳統上被認為是複雜的問題,而這項研究或許便證明了答案是否定的;與人類腦中擁有的 860 億個神經元相比,蜜蜂的腦中只有少於 100 萬個。

無論如何,至少以某種程度上來說,這些生物顯然比我們所想的更聰明、更具適應性,或許那些看似複雜、抽象的概念並不需要真的「理解」,也能運用簡單、有效的方法讓較小大腦也能具備強大的認知。

Chittka 認為,這項研究導出了一個重要問題,那就是在蜜蜂的微型大腦中,究竟是什麼樣的神經網路才能靈活的調節如此顯著的表現?「這顯然是生物學家和 AI 研究者會特別關心的問題。」

當然,並非所有人都認同這項研究結果。作為研究小型生物大腦的認知專家,Chittka 的同事 Clint Perry 便認為,比起解釋為蜜蜂具有能力理解零概念,還是有其他更簡單的方式可以解釋蜜蜂的選擇。

基於研究人員進行實驗的方式,Perry 相信比起「理解零概念」,另一種更簡單的解釋是蜜蜂基於更簡單的視覺刺激——像是紙張上黑點的數量、面積或邊緣長度進行了選擇。

儘管如此,Perry 對於蜜蜂是否理解零概念對仍是保持著開放的態度,他也同意 Chittka 的看法,認為相關研究除了能夠幫助人們理解認知能力的演變,也能為開發出更好的機器人及 AI 提供有價值的訊息。

這項新研究已經發表在《自然》期刊(Science)上。

(首圖來源:FLICKR/Indy CC BY 2.0)