0 Литература 10. На русском языке



Скачать 78.15 Kb.
Дата06.11.2019
Размер78.15 Kb.

Интеллект насекомых. Интеллект насекомых (англ. Insect intelligence, также англ. Insect cognition) — способность насекомых к обучению или осваиванию навыков на основе обобщения информации (преимущественно при помощи мозга) с их последующим рациональным использованием в условиях, отличных от исходных[1]. Насекомые имеют крошечный мозг, количество нейронов в котором составляет около 1 млн (тогда как человеческий мозг содержит около 100 млрд нейронов). По этой причине в течение длительного времени им уделялось очень мало внимания в сравнительной психологии, в которой большинство учёных занимались исследованием интеллекта млекопитающих. Тем не менее, на основании ряда проведённых исследований было установлено, что насекомые обладают общими и специализированными когнитивными способностями, сопоставимыми с когнитивными способностями многих позвоночных животных. Появление в конце XX столетия новых методов в нейронауках стимулировало рост исследований, касающихся интеллекта насекомых[2][3].

Содержание

1 История исследований

2 Обучение насекомых

2.1 Обучение при поисках пищи

2.2 Другие виды обучения

2.3 Сложные формы обучения

3 Ориентация и навигация

4 Использование орудий

5 Ментальная репрезентация и манипулирование

5.1 Определения

5.2 Результаты исследований

6 Значение размеров мозга

7 Когнитивные ограничения

8 Групповой интеллект

8.1 Групповое принятие решений

8.2 Эффективность группового принятия решений

9 Методы исследования

10 Литература

10.1 На русском языке

10.2 На английском языке

11 Ссылки

12 Примечания. Значение размеров мозга[править | править код]

«Безусловно, что может существовать громадная умственная деятельность при крайне малой абсолютной величине нервного вещества: так, всем известны удивительно разнообразные инстинкты, умственные способности и склонности муравьев, и, однако, их нервные узлы не составляют и четверти маленькой булавочной головки. С этой точки зрения мозг муравья есть одна из самых удивительных в мире совокупностей атомов материи, может быть более удивительная, чем мозг человека»

Чарлз Дарвин. «Происхождение человека и половой отбор»[19][20][21].

Размер мозга животных и количество нейронов в нём тесно связаны с размерами их тела. Так, мозг кита весит около 9 кг и содержит более 200 млрд нейронов, человеческий мозг весит от 1,25 кг до 1,45 кг и содержит около 85 млрд нейронов, мозг пчелы весит 1 мг и содержит менее 1 млн нейронов. Распространено мнение, что такая же зависимость существует между размерами мозга и уровнем интеллекта животных. Однако учёные установили, что многие различия в величине мозга связаны с его определёнными отделами, которые ответственны за функционирование определённых органов чувств или обеспечивают способность совершать более точные движения[21][22]. Групповой интеллект[править | править код]

Основная статья: Роевой интеллект

Наряду с индивидуальным решением сложных задач, общественные насекомые используют групповой интеллект. Ряд проблем, стоящих перед колониями насекомых, превосходит возможности сбора и обработки информации отдельными особями. Эти проблемы решаются совместными усилиями множества насекомых. Например, колония медоносных пчёл, каждая из которых имеет длину около 1,5 сантиметра, способна эффективно находить источники пищи и места для размещения гнёзд на территории площадью более ста квадратных километров. Колония муравьёв Temnothorax albipennis после разрушения старого муравейника может найти место для нового, сделав оптимальный выбор среди множества альтернатив, даже если каждый отдельный муравей до этого побывал всего в одном или двух местах за пределами своего старого муравейника[2].

Все колонии общественных насекомых эффективно распределяют отдельных особей в соответствии с меняющимися условиями и оптимальным образом компенсируя потерю большого количества рабочей силы. В этих целях колонии общественных насекомых собирают и хранят большой массив информации. Благодаря коммуникации между отдельными особями насекомые используют информацию, собранную их сородичами, и часто используют специализированные каналы связи для передачи информации тем особям, которые способны ее использовать по назначению. Благодаря этому достигается колоссальное увеличение сенсорных возможностей отдельных особей. Кроме того, информация может накапливаться в гнезде и в феромоновых метках на пути к источникам пищи или на самих источниках пищи[2].

Распределение задач между отдельными особями осуществляется с использованием алгоритмов, которые учитывают не только различия между особями, но и их способность изменять своё поведение посредством обучения. Алгоритмы, используемые колониями общественных насекомых для распределённого решения задач, имеют большое сходство с механизмами взаимодействия между нейронами головного мозга[32]. Благодаря использованию коллективных стратегий насекомые преодолевают когнитивные ограничения, которые имеются у каждой отдельной особи[2]. Групповое принятие решений[править | править код]

В процессе своей жизнедеятельности общественные насекомые, как и ряд других видов животных, постоянно принимают коллективные решения. Конрадт и Роупер предложили классифицировать принимаемые животными решения на комбинированные и консенсусные[33][34].

Комбинированное групповое принятие решений состоит в выборе одного из двух или более вариантов действий каждым животным по отдельности без согласования с сородичами. При этом действия каждого животного в определённой степени зависят от действий остальных членов группы, а общий результат их действий оказывает влияние на состояние всей группы животных как единого целого. К данной категории относятся многие решения, касающиеся фуражировки социальных насекомых, а также очистки гнёзд от мусора. После принятия комбинированного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы они могут продолжать борьбу за контроль. Например, у многих эусоциальных насекомых матки и рабочие особи соперничают за производство потомства мужского пола и уничтожают яйца, отложенные соперницами. У одних видов насекомых контроль захватывают матки, у других – рабочие особи[33][34].

Муравьи-ткачи стягивают листья для постройки гнезда

Консенсусное групповое принятие решений предполагает предварительное согласование действий всеми членами группы при выборе одного из двух или более возможных взаимоисключающих решений. После того как решение принято, вся группа подчиняется ему. К данной категории относятся решения, касающиеся перемещения колоний социальных насекомых, в том числе выбор времени и места для создания новых гнёзд. После принятия консенсусного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы те из них, чьи индивидуальные оптимальные действия противоречат этому решению, отказываются от их выполнения и подчиняются воле коллектива. Данное явление характеризуется как «издержки консенсуса» (consensus costs)[10][33][34]. Эффективность группового принятия решений[править | править код]

«Если оценивать компетентность пчёл при принятии ими групповых решений по критерию эффективности, то она сопоставима с компетентностью академических и корпоративных комитетов»

Кристоф Кох [35].

У многих видов общественных насекомых выживание колоний зависит от эффективности принятых ими групповых решений. Особенно это касается переселения колоний насекомых, которые обитают в естественным образом образовавшихся полостях (например, пчёлы, устраивающие гнёзда в дуплах деревьев, или муравьи, устраивающие гнёзда в расщелинах скал). При неверном выборе исправление допущенной ошибки для них крайне затруднительно, что снижает шансы колонии на выживание[36].

В течение длительного времени в науке было распространено мнение, что эффективность интеллекта животных следует оценивать по критерию точности их действий. Однако сравнительно недавно было установлено, что животные (включая насекомых) при выполнении различных задач стремятся достигать компромисса между скоростью и точностью принятия решений (speed-accuracy tradeoff, SAT). Это справедливо и в отношении групповых решений, принимаемых общественными насекомыми[37][36].

Пчёлы и муравьи совместно выбирают места для новых гнёзд на основе чувства кворума, то есть они не подчиняются решению одного или нескольких лидеров, а действуют сообща. После того как разведчики находят несколько подходящих мест, колония насекомых как единое целое принимает решение о переселении в одно из этих мест. При этом порог кворума изменяется в зависимости от обстановки: если существует необходимость в срочном переселении, порог кворума понижается, если такая необходимость отсутствует, он остаётся высоким[38].

В колонии пчёл, состоящей из приблизительно 10 тыс. рабочих особей, количество разведчиков составляет несколько сотен, а количество принимающих решение особей исчисляется тысячами. Процесс выбора места для нового гнезда продолжается в течение нескольких дней, при этом разведчики предлагают множество потенциальных мест для миграции. В некоторых случаях достичь консенсуса из-за соперничества между группами разведчиков с первого раза не получается, и после неудачи процесс поиска консенсуса начинается заново[36].

Колония муравьёв рода Temnothorax обычно состоит примерно из 100-200 особей. В выборе места для нового гнезда принимают участие около 30% рабочих особей. Разведчики после нахождения нового места для гнезда начинают мобилизацию своих сородичей. Как только число мобилизованных какой-либо группой разведчиков достигает порога кворума, начинается процесс переселения всей колонии на выбранное этой группой место[36]. Колония муравьёв рода Temnothorax обычно состоит примерно из 100-200 особей. В выборе места для нового гнезда принимают участие около 30% рабочих особей. Разведчики после нахождения нового места для гнезда начинают мобилизацию своих сородичей. Как только число мобилизованных какой-либо группой разведчиков достигает порога кворума, начинается процесс переселения всей колонии на выбранное этой группой место[36].

Несмотря на существенные различия в процессах переселения пчёл и муравьёв, они используют очень похожие стратегии: вместо прямого сопоставления нескольких потенциальных мест хорошо информированными особями происходит мобилизация сородичей конкурирующими между собой разведчиками, каждый из которых знаком только с одним потенциальным местом для нового гнезда. Как правило, сделанный в итоге колонией выбор места для нового гнезда оказывается оптимальным[36].

При принятии коллективных решений, касающихся фуражировки, общественным насекомым (таким как пчёлы и муравьи) приходится учитывать множество факторов, чтобы максимизировать выгоду для всей колонии и минимизировать затраты времени и энергии. Помимо времени и энергии, которые каждому фуражиру приходится потратить на доставку пищи в гнездо, колония в целом должна для обеспечения максимальной эффективности минимизировать затраты времени и энергии на мобилизацию фуражиров с учётом качества пищи, расстояния, отделяющего её от гнезда, и особенностей окружающей среды[39].

В гнёздах общественных насекомых происходит постоянное регулирование численности групп, занимающихся выполнением определённых задач. Если колония испытывает нехватку корма, то в скором времени возрастает количество фуражиров. Если возникает необходимость в ремонте разрушенной части гнезда или его расширении, увеличивается число строителей. Это достигается двумя способами: путём вовлечения резервных контингентов насекомых и путём переключения насекомых, задействованных в выполнении определённых задач, на выполнение других задач[40]. При этом регулирование распределения рабочей силы и разделения труда общественных насекомых настолько эффективно, что в их гнёздах все необходимые работы производятся вовремя, и колонии никогда не испытывают дефицита рабочей силы. Исключение составляют только ситуации, вызванные воздействием внешних факторов. Эффективность организации труда общественных насекомых в ряде случае превосходит эффективность организации труда людей[41] Литература[править | править код]

На русском языке[править | править код]

Кипятков В. Е. Мир общественных насекомых / Рецензенты: д-р биол. наук, проф. Н. Г. Лопатина (Ин-т физиологии им. И. П. Павлова АН СССР), д-р биол. наук, проф. Г. М. Длусский (МГУ), д-р биол. наук В. И. Тобиас (ЗИН АН СССР). — Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Ленинградского университета. — Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1991. — 408 с. — ISBN 5-288-00376-9.



Веннер А., Уэллс П. Анатомия научного противостояния. Есть ли «язык» у пчёл? / Перевод с английского и научное редактирование Е. Н. Панова. — Москва: «Языки славянских культур», 2011. — 488 с. — (Разумное поведение и язык. Language and Reasoning). — ISBN 978-5-9551-0491-1.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница