Способность пчел к запоминанию визуальных образов, например, к различению лиц людей, известна людям уже давно. Результаты недавнего исследования ученых из Университета Шеффилда (Великобритания) позволяют по-новому взглянуть на то, как эти насекомые ориентируются в мире с такой, казалось бы, простой эффективностью, пишет Science Daily. Созданная исследователями цифровая модель мозга пчелы объяснила, как движения этих насекомых в полете создают четкие и эффективные сигналы, позволяющие пчелам передавать друг другу визуальную информацию.
Исследование подчеркивает важную идею: интеллект возникает из взаимодействия мозга, тела и окружающей среды. Оно демонстрирует, как даже крошечный мозг насекомых может решать сложные визуальные задачи, используя всего несколько клеток. Открытие может значимо изменить подход к разработке ИИ следующего поколения.
Цифровая модель мозга пчелы показала, что движения тел насекомых во время полета влияют на формирование зрительной информации и генерируют уникальные электрические сигналы в их мозге. Они создают нейронные сигналы, которые позволяют пчелам легко и эффективно распознавать предсказуемые особенности окружающего мира.
Нейроны пчел настраиваются на определенные направления и движения, поскольку их мозговые сети постепенно адаптируются посредством многократного воздействия различных стимулов, совершенствуя свои реакции без опоры на ассоциации или подкрепление. Это позволяет мозгу пчелы приспосабливаться к окружающей среде, просто получая визуальную информацию во время полета, и не требуя мгновенного вознаграждения. Это означает, что мозг пчелы невероятно эффективен, хотя задействует для распознавания объектов всего несколько активных нейронов. Огромная экономия как энергии, так и вычислительной мощности.
Чтобы проверить свою модель, исследователи подвергли ее тем же визуальным испытаниям, с которыми сталкиваются реальные пчелы. В ключевом эксперименте модель должна была различать знаки плюса и умножения. Модель продемонстрировала значительно более высокую производительность, когда имитировала поведение пчел: сканировала только нижнюю половину узоров.
Даже при помощи небольшой нейросети модель смогла доказать, что пчелы в состоянии распознавать человеческие лица.
Они определили минимальное количество нейронов, необходимых для задач распознавания визуальных образов, и выяснили, что это количество крайне небольшое, даже для таких сложных задач, как распознавание лиц. Другими словами, микроскопический мозг этих насекомых способен выполнять комплексные вычислительные задачи.
«Эта работа подтверждает растущее количество доказательств того, что животные не пассивно получают информацию, а активно ее формируют, — заявил Микко Юусола, один из исследователей. — Наша новая модель распространяет этот принцип на процессы обработки зрительной информации высшего порядка у пчел, показывая, как сканирование, обусловленное поведением, создает сжатые, поддающиеся научению нейронные коды. В совокупности эти результаты подтверждают единую концепцию, в которой восприятие, действие и динамика мозга совместно эволюционируют, чтобы решать сложные визуальные задачи с минимальным расходом ресурсов, предлагая ценные идеи как для биологии, так и для ИИ».
Медоносным пчелам приходится быстро оценивать, какие цветы, скорее всего, послужат пищей для их улья и при этом прятаться от хищников. Из мозг меньше кунжута, но они принимают столько мгновенных решений, что робот, запрограммированный на выполнение задач пчелы нуждался бы в поддержке суперкомпьютера. В исследовании 2023 года ученые представили модель принятия решений пчелами и описали пути в их мозгу, которые позволяют быстро принимать решения.
