زنبورها مفهوم عددی صفر را درک می‌کنند

رویداد۲۴ اسکارلت هاوارد، دانشجوی دکترا از دانشگاه RMIT، آدریان دایر، دانشیار از دانشگاه RMIT و اورئوره اورارگوس وبر، پژوهشگر از دانشگاه Université de Tulus III - پل ساباتییر، به‌تازگی پژوهشی در مورد زنبور عسل انجام داده‌اند که در THE CONVERSATION منتشر شد.

در وهله‌ی اول، کسی به مسائل مربوط به زنبورها اهمیتی نمی‌دهد. اما این پژوهش جدید نشان می‌دهد که زنبور عسل، مقدار ارزش هیچ را درک می‌کند؛ زنبورها، عدد صفر را نیز در ردیف اعداد پیوسته قرار می‌دهند. این نخستین بررسی علمی است که نشان می‌دهد مغز یک حشره قادر به درک مفهوم عدد صفر است و روند پیچیده‌ی تکامل یافتن پردازش اعداد برای انسان را نیز توضیح می‌دهد. علاوه‌بر این، به طراحی بهتر راه‌حل‌های هوش مصنوعی برای به‌کار بستن در محیط های پیچیده نیز کمک می‌کند.

اما منظور از مفهوم صفر چیست؟

چهار مرحله برای درک مفهوم صفر در فرهنگ، تاریخ، روانشناسی و یادگیری حیوانات در انسان وجود دارد.

مرحله‌ی اول: صفر به‌معنی عدم وجود داشتن یک مورد؛ مانند وقتی غذا در بشقاب جلوی روی شما نیست. این مرحله، احتمالا در مراحل اولیه‌ی پردازش تصویری فعال می‌شود.

مرحله‌ی دو: صفر به‌معنی وجود نداشتن در مقابل وجود داشتن؛ مانند وجود یا عدم وجود نور در یک اتاق. وجود نداشتن در مقوله‌ی مفهومی و رفتاری در نظر گرفته می‌شود.
زنبور عسل به مرحله‌ی سوم از درک مفهوم صفر رسیده است

مرحله‌ی سه: مفهومی که دارای ارزش عددی است و به جایگاه انتهایی‌ترین عدد مثبت تعلق دارد. برای مثال، ۳ > ۲ > ۱ > ۰ (> به‌معنی کمتر از است).

مرحله‌ی چهار: صفر به‌عنوان نشانه‌ی نمادین استفاده شود؛ در ریاضی و محاسبات مدرن از این مفهوم استفاده می‌شود. برای مثال ۰=۱-۱.

پژوهش جدید نشان می‌دهد که زنبور عسل به مرحله‌ی سوم از درک مفهوم صفر رسیده است.

زنبور عسل، اکنون در دسته‌ی بسیار کم‌جمعیت گونه‌های نخبه‌‌ای قرار می‌گیرد که مفهوم صفر را در این مرحله‌ی پیشرفته درک کرده‌اند. میمون رزوس، میمون وروت، یک نوع شامپانزه و یک طوطی خاکستری آفریقایی نیز قابلیت درک یا یادگیری مفهوم صفر را از خود نشان داده‌اند. با این‌حال، این نخستین بار است که چنین سطح بالایی از پردازش اعداد در مرحله‌ی شناختی در یک حشره مشاهده شده است.

چرا درک مفهوم صفر مهم است؟

اهمیت صفر در تمام طول تاریخ بشر نباید دست‌کم گرفته شود.

چوب‌های شمارش چینی از یک فضای خالی برای نشان دادن محل مقادیر استفاده می‌کردند و ارزش کمی عدد صفر برای قرن‌ها نادیده گرفته شد. برای مثال، اعداد رومی نمادی برای نشان دادن ارزش صفر ندارند.

تا پیش از سال ۶۲۸ میلادی، هیچ نشانه‌ای از محسوب کردن صفر به‌عنوان یک عدد دیده نشد؛ براهما گوپتا، ریاضی‌دان هندی در کتاب خود به‌نام Brahmasputha Siddhanta از صفر با مقدار کمی درست خود استفاده کرده است. این نخستین نشانه از مکتوب کردن صفر در تاریخ است که قوانین استفاده از صفر برای انجام محاسبات را ارائه می‌کند.

اولین نشانه از ثبت نمادین صفر (۰) به‌صورتی که ما امروزه می‌شناسیم، از روی کتیبه‌ای هندی روی دیوار یک معبد در گوالیور هند (در سال ۸۷۶ میلادی) دیده شده است. اعداد عربی که به‌صورت همزمان با ایده‌ی مدرن از صفر به‌روز شده بودند، تا سال ۱۲۰۰ میلادی به غرب نرسیدند.

جالب این‌جا است که برای انسان‌ها، قرن‌ها طول کشید تا مفهوم صفر را به‌کاملی درک کنند و در فرهنگ خود مورد استفاده قرار دهند؛ در حالی‌که زنبورهای عسل با استفاده از دانش عددی پیشین خود در طول یک روز که مورد آموزش تیم ما قرار گرفتند، توانستند شناخت خود از اعداد را توسعه دهند.

ارزیابی زنبورها برای درک صفر چگونه حاصل شد

زنبورها همیشه در محیط های پیچیده در حال جستجوی منبع تغذیه هستند و به راه‌حل‌های پردازش تصویری برای سازگاری با این نوع زندگی تکامل بخشیده‌اند. این تیم پژوهشی، پردازش عددی زنبورها را به‌وسیله‌ی آموزش جداگانه‌ی آن‌ها با دستگاه مخصوص جمع‌آوری پاداش شیرینی تست کرده است؛ همچنین آموزش قوانین مربوط به کمتر از، با در نظر گرفتن اعداد ۱ تا ۶ نیز صورت گرفته است.

در این آزمایش، زنبور ملزم است که در زمان برگشت به نقطه‌ی شروع آزمایش یکی از دو عدد ارائه‌شده را انتخاب کند. برای مثال در طول رویدادهای یادگیری بسیار، هر مرتبه دو رقم جدید (۳ در مقابل ۴، ۱ در مقابل ۲، ۲ در مقابل ۵ و غیره) به زنبور ارائه می‌شود تا این‌که حداقل ۸۰ درصد دقت در فرود پیدا کند و سپس کمترین رقم را انتخاب کند.

زنبورها تفاوت صفر و یک را تشخیص می‌دهند

وقتی یک زنبور توانست رقم درست را پیدا کند، با یک محرک غیرقابل مشاهده و موجود از پیش یعنی یک مجموعه‌ی خالی که نشان‌دهنده‌ی مقدار صفر است روبرو می‌شود. در این زمان زنبورهایی که با قانون کمتر از آموزش داده شده‌اند، به‌طور شگفت‌انگیزی، رفتن به مجموعه‌ی خالی را انتخاب می‌کنند و به‌سراغ مقدار عددی بالاتر نمی‌روند. این حرکت نشان می‌دهد زنبورها متوجه می‌شوند که ارزش عددی مجموعه‌ی خالی کمتر از یک مجموعه دارای عناصر واقعی است.

زنبورهای دیگر طی آزمایش‌های بیشتر، توانایی خود در قرار دادن صفر در پایین‌ترین جایگاه زنجیره‌ی عددی و تاثیرات فاصله‌ی اعداد را نشان دادند. تاثیرات فاصله‌ی عددی با افزایش فاصله‌ی میان دو عدد در زمان افزایش دقت مشاهده می‌شوند.

این پژوهش نشان داد که زنبورها تفاوت صفر و یک را تشخیص می‌دهند؛ همچنین وقتی اعداد بیشتر از هم فاصله داشته باشند، برای مثال در نمونه‌ی صفر در مقابل ۶، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند.

گام بعدی پژوهش درمورد پردازش صفر مربوط به نحوه‌ی درک میزان صفر از لحاظ عصبی در مغز موجودات کوچک و ساده‌ای مانند این زنبورها است. آندریاس نیدر، یک متخصص شایستگی عددی در حیوانات از داشنگاه تیبینگن آلمان است. شایستگی عددی، میزان کارایی و سودمندی یک وسیله را برای کاربرد معین نشان می‌دهد.
او می‌گوید: مهارت‌های عددی پیشرفته‌ی زنبورها و حیوانات دیگر، این پرسش را مطرح می‌کند که چگونه مغز این موجوات، هیچ را به مفهوم انتزاعی صفر تبدیل می‌کند.

پژوهش حاضر درمورد زنبورها، سوالات بسیاری را در این زمینه ایجاد کرده است؛ همچنین روشن کرده است که اندازه و پیچیدگی مغز کاملا نمی‌تواند مشخص‌کننده‌ی میزان هوش و به‌طور خاص توانایی درک عددی باشد.