蜜蜂是自然界中最勤劳的动物之一,它们不仅能够采集花蜜和花粉,还能够为植物传播花粉,促进生物多样性和农业生产。
然而,蜜蜂还是一种非常聪明的动物,它们能够在寻找食物的过程中做出快速准确的决策,即使它们的大脑只有芝麻那么大。
最近,英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的科学家们就揭示了蜜蜂的智能决策机制,并指出这些机制或将启发未来的人工智能(AI)和机器人设计。
这项研究由谢菲尔德大学计算机科学系的马博迪博士(Dr HaDi MaBouDi)与澳大利亚麦考瑞大学(Macquarie University)的巴伦教授(Professor Andrew Barron)合作完成,近日发表在《生命》(eLife)杂志上。
研究人员探究了蜜蜂在决定哪些花朵值得探索时使用的复杂策略。尽管这些策略很复杂,但研究发现,蜜蜂在寻找花蜜时能够做出迅速的决定,并且比人类更加准确。
研究人员训练了20只蜜蜂,让它们识别五种不同颜色的人造花朵。其中,蓝色的花朵总是含有糖浆,绿色的花朵总是含有苦味的汤力水(tonic water),而其他颜色的花朵有时候含有葡萄糖。
然后,研究人员将这些蜜蜂引入到一个定制设计的花园中,其中所有的花朵只含有蒸馏水,以测试它们在不同情境下的表现。研究人员拍摄了每只蜜蜂的视频,追踪它们的路径,并计算它们在决定访问哪朵花朵时所用的时间。
结果显示,如果蜜蜂对某朵花朵有食物的信心很高,它们就会很快地决定降落在上面——平均只需要0.6秒。如果它们对某朵花朵没有食物的信心很高,它们也会同样快地做出决定。
随后,研究人员建立了一个计算机模型,试图复制蜜蜂的决策过程。在检查之后,他们发现他们的计算机模型的结构与蜜蜂大脑的物理布局非常相似。
马博迪博士说:“每次蜜蜂出去采集花蜜时,它们都必须利用花朵的颜色或气味的微小变化来决定应该降落在哪朵花朵上并进行探索。这是一种非常复杂的任务,需要在大量的信息中进行筛选和比较。我们的研究表明,蜜蜂能够利用一种简单而有效的算法来做出快速准确的决策,而这种算法与它们的神经系统的结构密切相关。”
马博迪博士还表示,这项研究不仅增进了我们对蜜蜂大脑如何工作和进化的理解,而且还激发了一种新一代的机器人和自主机器的设计,它们能够像蜜蜂一样思考——能够自主地做出快速、准确和高效的决谢菲尔德大学的研究人员正在对蜜蜂大脑进行逆向工程,使机器人和自动驾驶车辆能够像昆虫一样看、感知、导航和做出决策。
据统计,全球三分之一的食物生产依赖于蜜蜂等传粉者的直接贡献。此外,71%的蔬菜、水果、种子和坚果作物都需要蜜蜂进行传粉。
生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)估计,在2016年,全球食物生产中有价值2350亿至5770亿美元的部分依赖于传粉者²。
然而,近年来,由于栖息地丧失、农药暴露、气候变化等因素,全球蜜蜂数量出现了严重下降。这对于人类和地球都是一个巨大的威胁。
因此,保护和恢复蜜蜂种群成为了一个紧迫的任务。通过揭示蜜蜂的智能机制,并将其应用于人工智能和机器人设计,我们或许能够为这个任务提供更多的帮助和支持。
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