Австралійські вчені з'ясували, як крихітний мозок бджоли оцінює розмір перешкод

Дослідження польоту бджіл допоможе створити енергоефективні навігаційні системи для ШІ.

Джерело: phys.org

Медоносні бджоли є одними з найбільш вивчених комах завдяки їхній складній, ієрархічній соціальній організації та важливій екологічній ролі.

Бджоли здатні швидко пересуватися в природному середовищі, долаючи вузькі отвори та визначаючи найкращі маршрути для досягнення цілей без зіткнень з іншими предметами. Дослідники з Університету Нового Південного Уельсу в Канберрі провели експеримент, щоб краще зрозуміти, як бджоли обирають просвіт для польоту, коли перед ними є кілька варіантів. Їхні висновки, опубліковані в журналі Biology Letters, показують, що оцінка комах загалом підпорядковується принципу, відомому як закон Вебера.

Цей закон свідчить, що тварини оцінюють відмінності на основі відносного розміру варіантів, а не їхнього абсолютного значення. Керівник дослідження Шрідхар Раві зазначив, що під час польоту між гілками та крізь кущі бджоли постійно стикаються з вибором отворів. Досі науці було відносно мало відомо про те, як саме ці комахи візуально оцінюють прогалини у просторі та вирішують, який маршрут є найбезпечнішим. Головною метою вчених було з'ясувати, чи вимірюють бджоли точну ширину окремого просвіту, чи покладаються на порівняння доступних варіантів, як передбачає закон Вебера.

Щоб перевірити свої гіпотези, дослідники спроєктували простий експеримент, у якому комахи вільно літали через спеціально побудований тунель. Спочатку бджіл навчили летіти крізь цей простір, наприкінці якого на них чекала винагорода у вигляді розчину цукрози. Коли комахи звикли до середовища і почали регулярно літати туди й назад між вуликом і годівницею, вчені встановили всередині тунелю штучний бар'єр. Ця перешкода мала два прямокутні отвори для польоту, які мали однакову ширину, але відрізнялися за своєю висотою.

Систематично змінюючи як абсолютний розмір цих отворів, так і відносну різницю між ними, дослідники отримали можливість спостерігати за поведінкою піддослідних. Результати експериментів продемонстрували, що бджоли дійсно обирають шлях на основі відносної різниці розмірів, проте цей процес додатково коригується абсолютними габаритами перешкоди. Поведінка комах виявилася гнучкою та залежною від контексту, а їхні рішення були спрямовані на чітке балансування між власною безпекою та збереженням енергії під час польоту.

Коли отвори були малими і ризик зіткнення залишався високим, бджоли дуже ретельно порівнювали доступні варіанти. У міру збільшення відносної різниці між просвітами уподобання комах ставали дедалі чіткішими та більш передбачуваними. Натомість коли обидва отвори були великими і безпечними для прольоту, бджоли поводилися інакше. У таких ситуаціях потреба в ретельній оцінці зникала, оскільки загроза травмування була мінімальною, тому вибір між двома варіантами ставав майже випадковим.

Дослідження довело, що бджоли динамічно регулюють зусилля сприйняття, які вони вкладають у навігацію, залежно від небезпеки конкретного сценарію. Замість детального аналізу візуальних об'єктів вони застосовують ефективну стратегію, яка дозволяє обирати найкращий варіант із меншими витратами енергії для крихітного мозку. У майбутньому ці спостереження можуть покращити існуючі теорії поведінки комах, а також надихнути інженерів на створення нових робототехнічних систем або моделей штучного інтелекту, заснованих на принципах навігації бджіл.