النحل بارع بشكل مذهل في اتخاذ القرارات – ويشرح نموذج الكمبيوتر لدينا كيف يكون ذلك ممكنًا

تعتمد حياة نحلة العسل على حصد رحيق الأزهار بنجاح لصنع العسل. من الصعب للغاية تحديد أي زهرة من المرجح أن تقدم الرحيق.

يتطلب القيام بذلك بشكل صحيح الموازنة الصحيحة للإشارات الدقيقة حول نوع الزهرة وعمرها وتاريخها – قد تحتوي أفضل مؤشرات الزهرة على قطرة صغيرة من الرحيق. إن الخطأ في الأمر هو في أفضل الأحوال مضيعة للوقت ، وفي أسوأ الأحوال يعني التعرض لحيوان مفترس قاتل يختبئ في الزهور.

في بحث جديد نُشر اليوم في eLife ، أبلغ فريقنا عن كيفية اتخاذ النحل لهذه القرارات المعقدة.

اقرأ المزيد: يمكن للنحل أن يفعل أكثر بكثير مما تعتقد – من الرقص إلى نقاد الفن الصغار

حقل زهور صناعية

لقد واجهنا النحل بحقل من الزهور الاصطناعية المصنوعة من أقراص ملونة من الورق ، كل منها يقدم قطرة صغيرة من شراب السكر. اختلفت “الزهور” ذات الألوان المختلفة في احتمالية تقديمها للسكر ، كما اختلفت أيضًا في مدى قدرة النحل على الحكم على ما إذا كانت الزهرة المزيفة تقدم مكافأة أم لا.

وضعنا علامات طلاء صغيرة وغير ضارة على ظهر كل نحلة ، وصوّرنا كل زيارة يقوم بها نحلة إلى مجموعة الزهور. ثم استخدمنا رؤية الكمبيوتر والتعلم الآلي لاستخراج موقع ومسار طيران النحلة تلقائيًا. من هذه المعلومات ، يمكننا تقييم وتحديد الوقت بدقة لكل قرار يتخذه النحل.

وجدنا النحل تعلم بسرعة كيفية التعرف على الأزهار الأكثر مكافأة. قاموا بسرعة بتقييم ما إذا كانوا سيقبلون أو يرفضون زهرة ، ولكن المحير كانت اختياراتهم الصحيحة في المتوسط ​​أسرع (0.6 ثانية) من اختياراتهم غير الصحيحة (1.2 ثانية).

هذا عكس ما توقعناه.

عادة في الحيوانات – وحتى في الأنظمة الاصطناعية – يستغرق القرار الدقيق وقتًا أطول من القرار غير الدقيق. وهذا ما يسمى مقايضة دقة السرعة.

تحدث هذه المقايضة لأن تحديد ما إذا كان القرار صحيحًا أم خاطئًا يعتمد عادةً على مقدار الأدلة التي لدينا لاتخاذ هذا القرار. المزيد من الأدلة يعني أنه يمكننا اتخاذ قرار أكثر دقة – لكن جمع الأدلة يستغرق وقتًا. لذا فإن القرارات الدقيقة عادة ما تكون بطيئة والقرارات غير الدقيقة تكون أسرع.

تحدث مقايضة السرعة والدقة في كثير من الأحيان في الهندسة وعلم النفس وعلم الأحياء ، ويمكن أن تسميها تقريبًا “قانون علم النفس الفيزيائي”. ومع ذلك بدا أن النحل يخالف هذا القانون.

الحيوانات الأخرى الوحيدة المعروفة بفوزها على مقايضة دقة السرعة هي البشر والرئيسيات.

كيف إذن يمكن للنحلة ، بدماغها الصغير والرائع ، أن تعمل على قدم المساواة مع الرئيسيات؟

يتجنب النحل المخاطر

لتفكيك هذا السؤال ، لجأنا إلى نموذج حسابي ، نسأل عن الخصائص التي يحتاجها النظام للتغلب على مقايضة السرعة والدقة.

قمنا ببناء شبكات عصبية اصطناعية قادرة على معالجة المدخلات الحسية والتعلم واتخاذ القرارات. قارنا أداء أنظمة القرار الاصطناعي هذه بالنحل الحقيقي. من هذا يمكننا تحديد ما يجب أن يمتلكه النظام إذا أراد التغلب على المقايضة.

تكمن الإجابة في إعطاء إجابات “قبول” و “رفض” عتبات مختلفة للأدلة المحددة زمنياً. إليكم ما يعنيه ذلك – النحل يقبل الزهرة فقط إذا كان ، في لمحة ، يقبل الزهرة بالتأكيد كانت مجزية. إذا كان لديهم أي شك ، فقد رفضوا ذلك.

كانت هذه استراتيجية تتجنب المخاطر وتعني أن النحل قد فاته بعض الزهور المجزية ، لكنها ركزت جهودهم بنجاح فقط على الزهور التي لديها أفضل فرصة وأفضل دليل على تزويدهم بالسكر.

نموذج الكمبيوتر الخاص بنا لكيفية اتخاذ النحل لقرارات سريعة ودقيقة مخطط جيدًا لكل من سلوكهم والمسارات المعروفة لدماغ النحل.

نموذجنا معقول لكيفية أن النحل هم من صانعي القرار الفعال والسريع. علاوة على ذلك ، فهو يعطينا نموذجًا لكيفية بناء أنظمة – مثل الروبوتات المستقلة للاستكشاف أو التعدين – باستخدام هذه الميزات.

اقرأ المزيد: إنه موسم النحل. لتجنب التعرض للسع ، فقط ابق هادئًا ولا تسرق