Мозг пчел помогает ученым создавать модели принятия решений для роботов

Медоносные пчелы обладают удивительными когнитивными способностями и умением решать сложные проблемы. Пчелы способны запоминать местоположения, узоры и формы, а также оперативно осознавать концептуальные связи. Они умеют оценивать усилия, риск и вознаграждение, чтобы быстро определить, какие цветы предоставят наибольшее количество пищи для их ульев.

Фото из открытых источников

Миллионы лет эволюции сделали пчел способными принимать решения, что позволяет им снижать подверженность к риску.

Ученые обратили внимание на эту уникальную особенность медоносных пчел, и недавно группа исследователей под руководством профессора Эндрю Бэррона из Университета Маккуори в Сиднее совместно с доктором Хади Мабуди, Невиллом Дирденом и профессором Джеймсом Маршаллом из Университета Шеффилда провела исследование, нацеленное на улучшение понимания мозга насекомых.

Исследователи разработали новую модель принятия решений, которая может помочь создавать более продвинутых роботов.

 «Процесс принятия решений играет ключевую роль в познании. Это связано с оценкой возможных результатов, а жизнь животных полна принятия решений. Мозг медоносной пчелы размером с кунжутное семя. И все же она способна принимать решения быстрее и точнее, чем мы», - отмечает профессор Бэррон.

Бэррон также подчеркивает, что для создания роботов, выполняющих задачи, аналогичные пчелиным, необходимо предусмотреть резервное копирование суперкомпьютера. Он сравнивает это с работой дронов.

«Дроны, в сущности, лишены мозга и должны поддерживать постоянную связь с центром обработки данных. Этот подход никогда не позволит дрону исследовать Марс самостоятельно - в течение многих лет марсоходы НАСА прошли около 75 километров на Красной планете».

Пчелам приходится сталкиваться с множеством проблем во время поиска нектара, которые требуют от них мгновенных и эффективных решений. Они должны избегать хищников и быстро определять цветы с высоким содержанием нектара.

В полете они подвергаются опасности нападения с воздуха, а при посадке на землю их могут атаковать пауки и другие хищники, которые неплохо маскируются, усложняя жизнь насекомым.

Доктор Мабуди рассказывает, что 20 пчел были обучены распознавать пять разноцветных «цветочных дисков». Голубые цветы были единственными, содержащими сахарный сироп, зеленые цветы - тонизирующую воду с горьким вкусом, а другие цветы иногда содержали глюкозу. Каждую медоносную пчелу помещали в сад, где «цветы» содержали только дистиллированную воду.

Поведение пчел записали на видео, а их движения наблюдали в течение 40 часов. Ученые отслеживали их маршруты и фиксировали время, необходимое пчелам для принятия решения.

Результаты показали, что пчелы в среднем приземлялись на цветок, определяя, есть ли в нем пища, за 0,6 секунды. Они также быстро принимали решение, если цветок не содержал пищу.

Когда пчелы не были уверены, содержится ли пища в цветке, им требовалось больше времени - в среднем около 1,4 секунды. Это время обычно соответствовало вероятности наличия пищи у цветка.

Исследователи затем разработали компьютерную модель, основанную на полученных данных, воссоздавая структуру мозга пчелы.

Доктор Маршалл говорит, что исследование продемонстрировало сложное автономное принятие решений при минимальном использовании нейронных цепей. Они раскрыли способы, с помощью которых пчелы принимают разумные решения.

«Мы изучаем, как они так быстро собирают информацию. Мы полагаем, что пчелы используют свои полетные движения для улучшения своей зрительной системы, чтобы лучше определить лучшие цветы».

Ученые считают, что исследование насекомых и других простых животных может стать источником вдохновения для создания искусственного интеллекта, поскольку миллионы лет эволюции сформировали в их мозгах оптимизированные процессы, требующие небольшого количества энергии.

«Будущее искусственного интеллекта в промышленности будет опираться на принципы биологии», - заключает профессор Маршалл.