Bisakah kita mendapatkan jumlah semua sel sarang lebah tersebut? dari www.shutterstock.com

Lebah madu yang sederhana dapat menggunakan simbol untuk melakukan perhitungan matematika dasar termasuk penjumlahan dan pengurangan, demikian hasil penelitian baru yang diterbitkan hari ini di jurnal tersebut. Kemajuan ilmu pengetahuan.

Lebah memiliki otak mini - tetapi mereka dapat mempelajari aritmatika dasar.

{youtube}kCucnmIULGU{/youtube}

Meskipun memiliki otak yang mengandung kurang dari satu juta neuron, lebah madu baru-baru ini menunjukkan bahwa ia dapat mengatasi masalah kompleks – seperti memahami konsep nol.

Lebah madu merupakan model yang sangat berharga untuk mengeksplorasi pertanyaan-pertanyaan tentang ilmu saraf. Dalam studi terbaru kami, kami memutuskan untuk menguji apakah mereka dapat belajar melakukan operasi aritmatika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan.

Operasi penjumlahan dan pengurangan

Sejak kecil, kita belajar bahwa simbol tambah (+) berarti kita harus menambahkan dua atau lebih besaran, sedangkan simbol kurang (-) berarti kita harus mengurangi besaran satu sama lain.

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita membutuhkan memori jangka panjang dan jangka pendek. Kita menggunakan memori kerja (jangka pendek) untuk mengelola nilai numerik saat melakukan operasi, dan kita menyimpan aturan penjumlahan atau pengurangan dalam memori jangka panjang.

Meskipun kemampuan untuk melakukan perhitungan aritmatika seperti penjumlahan dan pengurangan tidaklah sederhana, kemampuan ini sangat penting dalam masyarakat manusia. Bangsa Mesir dan Babilonia telah menggunakan kemampuan ini. menunjukkan bukti penggunaan aritmatika sekitar tahun 2000 SM, yang akan berguna – misalnya – untuk menghitung ternak dan menghitung angka baru ketika sapi dijual.

Adegan ini menggambarkan penghitungan ternak (disalin oleh ahli Mesir Kuno Lepsius). Di bagian tengah, kita melihat 835 ekor sapi bertanduk di sebelah kiri, tepat di belakangnya terdapat sekitar 220 ekor hewan, dan di sebelah kanan terdapat 2,235 ekor kambing. Di bagian bawah, kita melihat 760 ekor keledai di sebelah kiri dan 974 ekor kambing di sebelah kanan. Wikimedia commons, CC BY

Namun, apakah perkembangan pemikiran aritmatika membutuhkan otak primata yang besar, atau apakah hewan lain menghadapi masalah serupa yang memungkinkan mereka untuk memproses operasi aritmatika? Kami meneliti hal ini menggunakan lebah madu.

Cara melatih lebah

Lebah madu adalah pencari makan di satu tempat – yang berarti bahwa lebah pencari makan akan kembali ke suatu tempat jika lokasi tersebut menyediakan sumber makanan yang baik.

Kami menyediakan air gula dengan konsentrasi tinggi kepada lebah selama percobaan, sehingga lebah individu (semuanya betina) terus kembali ke tempat percobaan untuk mengumpulkan nutrisi bagi sarang.

Dalam pengaturan kami, ketika lebah memilih angka yang benar (lihat di bawah), ia akan menerima hadiah berupa air gula. Jika ia membuat pilihan yang salah, ia akan menerima larutan kina yang rasanya pahit.

Kami menggunakan metode ini untuk mengajari lebah secara individu mempelajari tugas penjumlahan atau pengurangan selama empat hingga tujuh jam. Setiap kali lebah kenyang, ia kembali ke sarang, lalu kembali ke percobaan untuk melanjutkan pembelajaran.

Penambahan dan pengurangan pada lebah

Lebah madu dilatih secara individual untuk mengunjungi alat berbentuk labirin Y.

Lebah akan terbang ke pintu masuk labirin berbentuk Y dan melihat serangkaian elemen yang terdiri dari satu hingga lima bentuk. Bentuk-bentuk tersebut (misalnya: bentuk persegi, tetapi banyak pilihan bentuk lain digunakan dalam percobaan sebenarnya) akan memiliki salah satu dari dua warna. Warna biru berarti lebah harus melakukan operasi penjumlahan (+1). Jika bentuknya berwarna kuning, lebah harus melakukan operasi pengurangan (-1).

Untuk tugas penambahan atau pengurangan satu, satu sisi akan berisi jawaban yang salah dan sisi lainnya akan berisi jawaban yang benar. Sisi stimulus diubah secara acak sepanjang percobaan, sehingga lebah tidak akan belajar hanya mengunjungi satu sisi labirin Y.

Setelah melihat angka awal, setiap lebah akan terbang melalui sebuah lubang menuju ruang pengambilan keputusan di mana ia dapat memilih untuk terbang ke sisi kiri atau kanan labirin berbentuk Y, tergantung pada operasi yang telah dilatihkan kepadanya.

Alat berbentuk Y-maze yang digunakan untuk melatih lebah madu. Scarlett Howard

Pada awal percobaan, lebah membuat pilihan secara acak sampai mereka dapat menemukan cara untuk menyelesaikan masalah. Akhirnya, setelah lebih dari 100 percobaan pembelajaran, lebah mempelajari bahwa warna biru berarti +1 sedangkan warna kuning berarti -1. Lebah kemudian dapat menerapkan aturan tersebut pada angka-angka baru.

Selama pengujian dengan angka baru, lebah benar dalam penjumlahan dan pengurangan satu elemen sebanyak 64-72% dari waktu. Kinerja lebah pada pengujian tersebut secara signifikan berbeda dari apa yang kita harapkan jika lebah memilih secara acak, yang disebut kinerja tingkat peluang (50% benar/salah).

Dengan demikian, "sekolah lebah" kami di dalam labirin berbentuk Y memungkinkan lebah untuk belajar cara menggunakan operator aritmatika untuk menambah atau mengurangi.

Mengapa ini merupakan pertanyaan yang kompleks bagi lebah?

Operasi numerik seperti penjumlahan dan pengurangan adalah soal-soal kompleks karena membutuhkan dua tingkat pemrosesanLevel pertama mengharuskan lebah untuk memahami nilai atribut numerik. Level kedua mengharuskan lebah untuk memanipulasi atribut numerik secara mental dalam memori kerja.

Selain kedua proses tersebut, lebah juga harus melakukan operasi aritmatika dalam memori kerja – angka “satu” yang akan ditambahkan atau dikurangi tidak ditampilkan secara visual. Sebaliknya, gagasan tentang tambah satu atau kurang “satu” adalah konsep abstrak yang harus dipecahkan oleh lebah selama pelatihan.

Menunjukkan bahwa lebah dapat menggabungkan aritmatika sederhana dan pembelajaran simbolik telah mengidentifikasi banyak bidang penelitian untuk dikembangkan lebih lanjut, seperti apakah hewan lain dapat melakukan penjumlahan dan pengurangan.

Implikasi bagi AI dan neurobiologi

Ada banyak ketertarikan pada AI, dan seberapa baik komputer dapat memungkinkan pembelajaran mandiri untuk memecahkan masalah-masalah baru.

Temuan baru kami menunjukkan bahwa mempelajari operator aritmatika simbolik untuk memungkinkan penjumlahan dan pengurangan dimungkinkan dengan otak mini. Ini menunjukkan mungkin ada cara baru untuk menggabungkan interaksi antara aturan jangka panjang dan memori kerja ke dalam desain untuk meningkatkan pembelajaran AI yang cepat terhadap masalah baru.

Selain itu, temuan kami menunjukkan bahwa pemahaman simbol matematika sebagai bahasa dengan operator adalah sesuatu yang mungkin dapat dicapai oleh banyak otak, dan membantu menjelaskan bagaimana banyak budaya manusia secara independen mengembangkan keterampilan berhitung.

Tentang Penulis

Scarlett Howard, kandidat PhD, Universitas RMITAdrian Dyer, Profesor Madya, Universitas RMIT, dan Jair Garcia, Rekan Peneliti, Universitas RMIT

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

{amazonWS:searchindex=Buku;keywords=lebah madu;maxresults=3}