Honigbienen können genau wie wir den Unterschied zwischen ungeraden und geraden Zahlen lernen

„Zwei, vier, sechs, acht; Bleib dran, warte nicht.

Als Kinder lernen wir, dass Zahlen entweder gerade oder ungerade sein können. Und es gibt viele Möglichkeiten, Zahlen als gerade oder ungerade zu kategorisieren.

Wir können uns die Regel merken, dass Zahlen, die mit 1, 3, 5, 7 oder 9 enden, ungerade sind, während Zahlen, die mit 0, 2, 4, 6 oder 8 enden, gerade sind. Oder wir dividieren eine Zahl durch 2 – wobei jedes Ergebnis einer ganzen Zahl bedeutet, dass die Zahl gerade ist, andernfalls muss sie ungerade sein.

Ebenso können wir beim Umgang mit realen Objekten die Paarung verwenden. Wenn wir ein ungepaartes Element übrig haben, bedeutet das, dass die Anzahl der Objekte ungerade war.

Bisher wurde bei nichtmenschlichen Tieren noch nie eine ungerade und gerade Kategorisierung, auch Paritätsklassifizierung genannt, gezeigt. In einer neuen Studie Freitag veröffentlicht im Tagebuch Grenzen in Ökologie und Evolution Wir zeigen, dass Honigbienen das lernen können.

Warum ist die Paritätskategorisierung etwas Besonderes?

Paritätsaufgaben (z. B. ungerade und gerade Kategorisierung) gelten als abstrakt und auf hoher Ebene Zahlenkonzepte beim Menschen .

Interessanterweise zeigen Menschen Vorurteile hinsichtlich Genauigkeit, Geschwindigkeit, Sprache und räumlichen Beziehungen, wenn sie Zahlen als ungerade oder gerade kategorisieren.

Zum Beispiel wir neigen dazu, schneller zu reagieren zu geraden Zahlen durch Aktionen unserer rechten Hand und zu ungeraden Zahlen durch Aktionen unserer linken Hand.

Wir sind außerdem schneller und genauer bei der Kategorisierung von Zahlen in gerade Zahlen im Vergleich zu ungeraden Zahlen. Und Untersuchungen haben ergeben, dass Kinder das Wort normalerweise assoziieren 'gerade' mit 'rechts' und 'ungerade' mit 'links' .

Diese Studien deuten darauf hin, dass Menschen möglicherweise Vorurteile und/oder angeborene Vorurteile gegenüber ungeraden und geraden Zahlen gelernt haben, die entweder durch Evolution, kulturelle Übertragung oder eine Kombination aus beidem entstanden sein können.

Es ist nicht offensichtlich, warum Parität über ihre Verwendung in der Mathematik hinaus wichtig sein könnte, daher bleiben die Ursprünge dieser Vorurteile unklar.

Wenn wir verstehen, ob und wie andere Tiere gerade und ungerade Zahlen erkennen (oder lernen können), könnten wir mehr über unsere eigene Geschichte mit der Parität erfahren.

Bienen trainieren, ungerade und gerade zu lernen

Studien haben gezeigt, dass Honigbienen das lernen können Bestellmengen , einfache Addition und Subtraktion durchführen, Ordnen Sie Symbole Mengen zu Und Größen- und Zahlenkonzepte in Beziehung setzen .

Um den Bienen eine Paritätsaufgabe beizubringen, haben wir die Individuen in zwei Gruppen aufgeteilt. Man wurde darauf trainiert, gerade Zahlen mit Zuckerwasser und ungerade Zahlen mit einer bitter schmeckenden Flüssigkeit (Chinin) zu assoziieren. Die andere Gruppe wurde darauf trainiert, ungerade Zahlen mit Zuckerwasser und gerade Zahlen mit Chinin zu assoziieren.

Eine Illustration, wie Forscher Bienen trainierten, „gleichmäßige“ Reize mit einer Belohnung zu assoziieren. (Scarlett Howard)

Wir trainierten einzelne Bienen mithilfe von Vergleichen ungerader und gerader Zahlen (mit Karten mit 1–10 gedruckten Formen), bis sie mit 80-prozentiger Genauigkeit die richtige Antwort wählten.

Bemerkenswerterweise lernten die jeweiligen Gruppen unterschiedlich schnell.

Die Bienen lernten schneller, ungerade Zahlen mit Zuckerwasser zu assoziieren.

Ihre Lernneigung gegenüber ungeraden Zahlen war das Gegenteil von der des Menschen, der gerade Zahlen schneller kategorisiert.

Anschließend haben wir jede Biene anhand neuer Zahlen getestet, die während des Trainings nicht angezeigt wurden. Beeindruckend war, dass sie die neuen Zahlen von 11 oder 12 Elementen mit einer Genauigkeit von etwa 70 Prozent als ungerade oder gerade kategorisierten.

Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Miniaturgehirne von Honigbienen in der Lage waren, die Konzepte von gerade und ungerade zu verstehen.

Also ein großes und komplexes menschliches Gehirn bestehend aus 86 Milliarden Neuronen und ein Miniatur-Insektengehirn mit etwa 960.000 Neuronen , könnten beide Zahlen nach Parität kategorisieren.

Bedeutet das, dass die Paritätsaufgabe weniger komplex war, als wir bisher angenommen hatten? Um die Antwort zu finden, haben wir uns der bioinspirierten Technologie zugewandt.

Erstellen eines einfachen künstlichen neuronalen Netzwerks

Künstliche neuronale Netze waren einer der ersten Lernalgorithmen, die dafür entwickelt wurden maschinelles Lernen . Diese von biologischen Neuronen inspirierten Netzwerke sind skalierbar und können komplexe Erkennungs- und Klassifizierungsaufgaben bewältigen Aussagelogik .

Wir haben ein einfaches künstliches neuronales Netzwerk mit nur fünf Neuronen aufgebaut, um einen Paritätstest durchzuführen.

Wir gaben dem Netzwerk Signale zwischen 0 und 40 Impulsen, die es entweder als ungerade oder gerade klassifizierte. Trotz seiner Einfachheit kategorisierte das neuronale Netzwerk die Impulszahlen mit 100-prozentiger Genauigkeit korrekt als ungerade oder gerade.

Das hat uns gezeigt grundsätzlich Für die Paritätskategorisierung ist kein großes und komplexes Gehirn wie das eines Menschen erforderlich.

Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass die Bienen und das einfache neuronale Netzwerk denselben Mechanismus zur Lösung der Aufgabe verwendeten.

Einfach oder komplex?

Wir wissen noch nicht, wie die Bienen die Paritätsaufgabe erfüllen konnten. Erklärungen können einfache oder komplexe Vorgänge umfassen. Die Bienen können zum Beispiel haben:

1. gepaarte Elemente, um ein ungepaartes Element zu finden

2. führten Teilungsberechnungen durch – obwohl die Teilung bisher noch nicht von Bienen nachgewiesen wurde

3. zählte jedes Element und wendete dann die ungerade/gerade Kategorisierungsregel auf die Gesamtmenge an.

Indem wir anderen Tierarten beibringen, zwischen ungeraden und geraden Zahlen zu unterscheiden und andere abstrakte Mathematikverfahren durchzuführen, können wir mehr darüber erfahren, wie Mathematik und abstraktes Denken beim Menschen entstanden sind.

Ist die Entdeckung der Mathematik eine unvermeidliche Folge der Intelligenz? Oder ist Mathematik irgendwie mit dem menschlichen Gehirn verbunden? Sind die Unterschiede zwischen Menschen und anderen Tieren geringer als wir bisher dachten?

Vielleicht können wir diese intellektuellen Erkenntnisse gewinnen, wenn wir nur richtig zuhören.

Scarlett Howard , Dozent, Monash Universität ; Adrian Dyer , Außerordentlicher Professor, RMIT-Universität ; Andrew Greentree , Professor für Quantenphysik und Future Fellow des Australian Research Council, RMIT-Universität , Und Jair Garcia , Wissenschaftlicher Mitarbeiter, RMIT-Universität .

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