本期作者 | 科了个普
编辑 | kuma
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我们常用0来描述什么都没有的状态,实际上,0是一个相当抽象的概念,即便是人类的婴幼儿,也需要花上一定的时间和精力才能将其理解。一直以来,动物学家们普遍认为能够认识0是相对高等的动物才有的能力。之前的相关研究显示,除人之外,科学家们仅在除人之外的灵长类、海豚、非洲灰鹦鹉等三种(类)动物身上观察到过对0的认识能力。
然而,6月8日最新出版的《科学》杂志报道了一项来自澳大利亚生物学家的研究成果,他们发现经过简单的训练,蜜蜂这种相对低等的生物也能对0产生正确的认知。这一发现无疑极大地启发了动物学和人工智能领域的相关研究。
l 蜜蜂能够认识0这件事为什么让科学家如此震惊?
如上文所说,从进化角度来看,蜜蜂确实非常低等。鸟类和灵长目以及海豚全部具备发达的大脑,作为万物之灵,人类的大脑更是有着将近1000亿个神经细胞。那么蜜蜂的脑有多少个神经元呢?答案是只有不足100万个!与人类相差10万倍之巨。
然而,即便是拥有如此发达的大脑,很多幼童在进入学前教育阶段后才开始认识到0这一概念。蜜蜂能够拥有类似的能力,确实非常不简单。
小鼠大脑的共聚焦显微镜照片,神经元清晰可见
l 科学家们是如何教会蜜蜂认识0的?
论文的作者们设计了一个非常简单的实验来逐步教会蜜蜂认识0这一概念。首先他们准备了两组卡片,每组卡片上均绘有不同形状的符号,如三角、圆形等。每次向蜜蜂出示的两张卡片分别绘制着数目不同的符号,其中符号较少的一张意味着蜜糖等奖励。
科学家们发现,蜜蜂很快就能意识到它们应该选择符号数目更少的卡片。之后,实验难度开始提升,科学家们会同时出示一张空白卡片和一张带有一个符号的卡片。
令人惊奇的是,在未经任何预备训练的前提下,大部分的蜜蜂都选择了空白卡片,这代表它们能够理解空白(也就是0)是比1更小的数字。此外,科学家们还发现,如果符号卡片上的符号数目较多,比如4个,蜜蜂会更加倾向于选择空白卡片。
采食花蜜的蜜蜂
l 这项研究有什么意义?
这项研究本身的意义当然不是要训练蜜蜂认识0这一概念,蜜蜂这一物种本身并无特殊性。经过这次实验,科学家们更加相信经过适当的训练,很多种动物都可能具备类似的识别0的能力。
该研究真正有意义的地方在于,它将有助于揭示大脑认识“虚无”这一抽象概念的机理。该机理的揭示又可以反过来促进人类训练人工智能掌握类似能力。
考虑到蜜蜂极小的脑容量,在教导人工智能理解“虚无”这一概念时,科学家们有理由认为存在更加便捷高效的算法或训练方式。
规整的六角形蜂巢令人惊异,蜜蜂不愧为自然界的数学家
参考文献
1. http://science.sciencemag.org/content/360/6393/1124/tab-article-info
2. https://www.npr.org/2018/06/07/617863467/math-bee-honeybees-seem-to-understand-the-notion-of-zero
3. https://www.livescience.com/62773-bees-understand-concept-of-zero.html
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