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科学家发现昆虫可以做基础数学

动物能够在基本水平上理解和使用数字。他们将这种理解应用于重要任务,例如觅食和管理资源,以确保生存。到目前为止,只有人类和少数几种动物才具有进行复杂算术运算的能力。但是法国和澳大利亚的研究人员进行的一项新研究表明,蜜蜂也可以进行数学运算。在发表在“科学进步”杂志上的论文中,他们报告蜜蜂可以学习使用颜色作为加减法的象征表示。

可以训练蜜蜂理解数字和数字概念

根据其中一位作者和澳大利亚皇家墨尔本理工大学的教授阿德里安·代尔(Adrian Dyer)的说法,执行数字运算(如加法和减法)需要两个处理级别。一个人通常在心理操纵短期记忆中的数字时,会利用长期记忆来应用加减法则。大多数动物的大脑不具备这些功能,因此被认为是复杂的操作。

虽然大多数人不会认为蜜蜂具有这种能力,但研究表明,蜜蜂具有学习复杂规则和概念的能力。实际上,尽管蜜蜂的大脑很小,但它们还是会定期处理信息,以帮助他们解决涉及从一组元素中添加或减去一个元素的问题。多年以来,研究人员已经知道,可以对蜜蜂进行培训,以执行奖励任务,例如计数和区分数字等困难的任务。据说数字认知需要更高级的处理。

在他们先前的研究中,Dyer和他的团队发现可以教蜜蜂数字规则,例如“大于”和“小于”以及“零”的概念。作为此方法的延续,他们设计了另一个实验,涉及引入蓝色和黄色两种颜色分别表示加法和减法。研究人员训练了单个蜜蜂参观Y型迷宫,并为每一个正确的答案奖励了糖水。同时,对于每一个错误的选择,他们都用苦涩的解决方案惩罚了蜜蜂。这种奖励制度确保了蜜蜂将重返迷宫,因为它们本质上是重新进入为它们提供食物的地方。

研究人员设置了迷宫的入口,以便在进入之前,蜜蜂会遇到一个包含一组孤立元素的刺激样本。如果是蓝色,样本刺激包含一个,两个或四个元素,如果黄色,则包含两个,四个或五个元素。然后,蜜蜂会飞过一个进入决策室的开口,在那里他们可以在两个选项之间进行选择。如果样本刺激物包含蓝色元素(添加),则蜜蜂将选择比样本多一个元素的选项。如果元素为黄色(相减),则要求蜜蜂选择少元素的选项。研究人员在每次试验中为每只蜜蜂随机更改元素的颜色。蜜蜂经过了100多次试验,才能够找到解决问题的方法。

蜜蜂可以辨别颜色并进行加减运算

研究人员报告说:“蜜蜂能够使用颜色作为加减符号的象征性表示,并在100次开胃性试验中获悉,因此可以从不同样品中添加或减去一种元素。”之后,蜜蜂“可以在测试过程中成功地将学习到的加法和减法运算插值到陌生的样本数量和形状。”这些结果意味着蜜蜂有能力运用所学知识解决其他问题。

代尔说:“我们的蜜蜂还利用他们的短期记忆来解决算术问题,因为他们学会了将加号或减号识别为抽象概念,而不是获得视觉辅助。”他认为,他们的发现暗示了非人类动物中高级数字认知在自然界比以前想象的更为丰富的可能性。

该研究的第一作者斯嘉丽·霍华德(Scarlett Howard)表示同意。她和她的同事们还认为,语言和对数字或高级数字概念的事先理解不是学习如何进行加法和减法的先决条件。

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