Ученые изучают, как мы можем создать роботов, которые будут думать как пчелы.
Медоносные пчелы умеют соизмерять усилия с вознаграждением и риском, быстро определяя, какие цветы могут обеспечить пропитание их колонии. Исследование, недавно опубликованное в журнале eLife, показывает, как эоны эволюции настроили медоносных пчел на быстрое принятие решений при минимизации опасности.
Эта работа проливает свет на работу мозга насекомых, эволюцию человеческого познания и предлагает идеи для улучшения конструкции роботов.
В ней представлена модель принятия решений у пчел и описаны пути в их мозге, обеспечивающие скорость принятия. Исследование проводилось под руководством профессора Эндрю Баррона из Университета Маккуори в Сиднее, а также докторов ХаДи МаБуДи, Невилла Дирдена и профессора Джеймса Маршалла из Университета Шеффилда.
“Принятие решений лежит в основе познания”, – говорит профессор Бэррон. “Оно является результатом оценки возможных решений, а жизнь животных и насекомых полна решений. У медоносной пчелы мозг меньше кунжутного семени. И тем не менее она может принимать решения быстрее и точнее, чем мы. Например, роботу, запрограммированному на выполнение обычной работы пчелы, потребовалась бы поддержка суперкомпьютера”.
“Сегодняшние автономные роботы в основном действуют при поддержке удаленных вычислений”, – продолжает профессор Бэррон. “Дроны относительно безмозглые, поэтому они должны находиться на беспроводной связи с мощным центром обработки данных. Такой технологический путь никогда не позволит беспилотнику по-настоящему исследовать Марс в одиночку. По этой причине удивительные марсоходы НАСА за годы исследований прошли всего около 75 км”.
Пчелы должны работать быстро и эффективно, находя нектар и доставляя его в улей, избегая при этом хищников. Они должны эффективно принимать решения. На каком цветке будет нектар? Пока пчелы в полете, они подвержены нападению только с воздуха. Когда они приземляются, чтобы покормиться, они становятся уязвимыми для пауков и других хищников, некоторые из которых используют камуфляж, чтобы выглядеть как цветы.
“Мы обучили 20 пчел распознавать пять различных цветных “цветочных кружков”. Синие “цветы” всегда содержали сахарный сироп”, – говорит доктор МаБуДи. “Зеленые “цветы” всегда содержали хинин (тонизирующую воду) с горьким для пчел вкусом. В других цветах иногда была глюкоза”.
Затем ученые поместили пчел в имитированный “сад”, где на “цветах” была только дистиллированная вода. Каждую пчелу снимали на видео. После экспериментов исследователи просмотрели более 40 часов видеозаписей, отслеживая путь пчел и засекая время, которое им требовалось для принятия решения.
“Если пчелы были уверены, что на цветке есть корм, то они быстро принимали решение о посадке на него – в среднем за 0,6 секунды”, – говорит доктор МаБуДи. “Если они были уверены, что на цветке нет корма, то принимали решение так же быстро. Если же они не были уверены, то им требовалось гораздо больше времени – в среднем 1,4 секунды”.
Затем команда построила компьютерную модель на основе основных принципов, стремясь воспроизвести процесс принятия решений пчелами. Они обнаружили, что структура их компьютерной модели очень похожа на физическую структуру мозга пчелы.
“Наше исследование продемонстрировало сложное автономное принятие решений при минимальной нейронной схеме”, – говорит профессор Маршалл. “Теперь мы знаем, как пчелы принимают такие умные решения, и изучаем, как они так быстро собирают и отбирают информацию. Мы думаем, что пчелы используют свои движения в полете для улучшения работы своей зрительной системы, что позволяет им быстрее обнаруживать подходящие цветы”.
Исследователи искусственного интеллекта могут многому научиться у насекомых и других “простых” насекомых. Миллионы лет эволюции привели к созданию невероятно эффективных мозгов с очень низким энергопотреблением. Будущее искусственного интеллекта в промышленности будет вдохновляться биологией, считает профессор Маршалл, один из основателей компании Opteran, которая занимается реинжинирингом алгоритмов работы мозга насекомых, позволяющих машинам двигаться автономно, как в природе.
Читайте также: Странный миф о том, что согласно законам физики, пчелы не должны летать