Dos estudios recientes analizan las capacidades aritméticas de las abejas.
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La habilidad de realizar matemáticas básicas fue fundamental para el florecimiento de sociedades humanas históricas. Ya los egipcios y babilonios usaban la aritmética hace 4000 años.
Desde los tiempos de Platón los filósofos han debatido si las Matemáticas existen o preexisten fuera de la mente de los humanos. Físicos y matemáticos dialogan sobre la belleza de las mismas y si esa belleza determina la Física o si sólo son un lenguaje que describe la realidad.
Creemos que hacer cálculos matemáticos es algo exclusivamente humano, aunque haya culturas humanas que sólo cuenten hasta tres. Pero desde hace décadas se sabe que algunos pájaros y otros animales pueden contar.
Ahora se ha descubierto que las abejas no sólo saben también saben contar, sino que son capaces de realizar cálculos matemáticos sencillos. El resultado es un tanto sorprendente, pues se asumía que un cerebro tan pequeño como el de las abejas no sería capaz de realizar semejante proeza. El resultado expande, por tanto, nuestra comprensión de la relación que existe entre el tamaño del cerebro y sus capacidades.
En estudios previos ya se había demostrado la capacidad de las abejas de contar hasta cinco. Además, podían elegir el grupo más grande o el más pequeño en función de las necesidades o incluso elegir el cero (conjunto vacío) entre otros cuando habían sido entrenadas para elegir el más pequeño.
Esto puede ser realizado si se entiende el concepto de número, como hacen los humanos, pero también de un modo automático mediante la corteza visual de estos insectos de tal modo que requiera la mínima potencia computacional.
Hace unas pocas semanas un equipo de investigadores de Queen Mary University of London publicaba un estudio en el que emulaban estas cualidades de las abejas mediante la simulación de su red neuronal.
El cerebro de las abejas es muy pequeño y cuenta con pocas neuronas (sólo un millón) comparado con el cerebro de, por ejemplo, un humano. Pero esta simpleza permitió a estos investigadores simularlo en un ordenador.
Comprobaron que este pequeño cerebro simulado podía contra pequeñas cantidades mediante una simple inspección visual, tal y como hacer la abejas. Esto explicaría las capacidades matemáticas de estos insectos de una manera sencilla señalando que estas habilidades, en realidad, se pueden realizar de un modo sencillo con escasa capacidad de cómputo. Así que la inteligencia de las abejas y otros animales podría estar mediada por un pequeño número de neuronas, siempre y cuando estén conectadas entre sí de la manera adecuada. De este modo, no se requeriría grandes cerebros para este tipo de tareas, sino que pequeños circuitos neuronales pueden ser acomodados para realizarlas.
Pero este resultado necesitará ser actualizado, si es que es posible, debido a un nuevo estudio que nos dice que las habilidades aritméticas de las abejas son todavía más sofisticadas que lo que se creía.
Ahora, otro equipo de investigadores, esta vez australianos y franceses, ha demostrado que las abejas parecen comprender el concepto de cero y de realizar operaciones sencillas de adición y sustracción.
Hay cierto debate sobre si algunos animales puede aprender o no habilidades numéricas complejas. Muchas especies pueden entender la diferencia entre distintas cantidades y usarlo en su forrajeo, su toma de decisiones o para resolver problemas. Pero las habilidades de cálculo más sofisticas como las operaciones aritméticas requieren de un nivel de procesamiento más sofisticado. En estudios previos se pudo comprobar que algunos pájaros, los bebés, los primates o incluso las arañas pueden sumar y/o restar.
Resolver problemas matemáticos sencillos requieren de cierto nivel de sofisticación y de habilidades cognitivas que permitan manipular mentalmente números, manejar a largo plazo ciertas reglas y ordenar todo ello en una memoria de trabajo.
En los experimentos que estos investigadores han realizado se demuestra que las abejas pueden ser entrenadas para reconocer colores como representaciones simbólicas de la suma y la resta y, además, que pueden usar esa información para resolver problemas aritméticos.
«Necesitas ser capaz de mantener las reglas de sumar y restar en tu memoria a largo plazo mientras que mentalmente manipulas un conjunto dado de números en tu memoria a corto plazo», dice Adrian Dyer (University in Melbourne).
«Por encima de todo esto, nuestras abejas, además, usaron su memoria a corto plazo para resolver problemas aritméticos y aprendieron a reconocer los signos de más o menos como conceptos abstractos en lugar de ser simples ayudas visuales», mantiene Dyer. Añade que sus hallazgos sugieren que las facultades cognitivas orientadas hacia una matemática relativamente avanzada pueden ser encontradas en la naturaleza en una mucha más amplia gama de animales que lo que previamente se había sospechado.
Sin embargo, al final llega a una conclusión parecida a la de los investigadores de Queen Mary University of London, al decir que si las matemáticas no requieren de un cerebro masivo, entonces posiblemente hay nuevas vías de incorporar interacciones entre reglas a largo plazo y memoria de trabajo en el diseño de la inteligencia artificial (IA) de tal modo que se mejore la eficacia de su aprendizaje en este tipo de sistemas.
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Las abejas del estudio recibían una recompensa en forma de agua azucarada cuando realizaban la elección adecuada y una solución amarga de quinina cuando su elección era incorrecta.
Como las abejas suelen volver a las localizaciones en las que hay buenas fuentes de néctar, estas solían volver al montaje experimental para conseguir más comida y, de paso, aprender a sumar y restar.
Al entrar veían un conjunto de elementos de una a cinco formas distintas. Las formas era o bien azules que venía a significar el símbolo de suma o amarillo, que simbolizaba el signo de sustracción.
Una vez habían visto el número inicial, la abeja volaba a través de un agujero hacia la cámara de decisión en donde tenía que elegir entre volar a la izquierda o derecha. Un lado correspondía al resultado correcto de la operación aritmética y el otro al incorrecto, con sus sendas disoluciones azucarada y amarga.
Al principio las abejas realizaban elecciones al azar, pero al cabo de 100 intentos, lo que les llevaba de 4 a 7 horas, las abejas aprendían que azul significaba +1 y amarillo -1. Después conseguían aplicar estas reglas de suma y resta a otros números.
«Nuestros resultados muestran que la compresión de símbolos matemáticos complejos como un lenguaje es algo que muchos cerebros pueden posiblemente conseguir y ayuda a explicar cómo muchas culturas humanas desarrollaron por separado habilidades numéricas», dice Scarlett Howard (University Melbourne).
Estos estudios tienen implicaciones en IA porque podría aumentar la eficiencia de robots autónomos que necesiten descansar sobre algoritmos robustos y computacionalmente eficientes que no consuman muchos recursos. Particularmente, podría ser interesante su aplicación en el aprendizaje rápido.
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Fuentes y referencias:
Artículo original I. [2]
Artículo original II. [3]
Esquema: Scarlett R. Howard, Aurore Avarguès-Weber, Jair E. Garcia, Andrew D. Greentree y Adrian G. Dyer.
Foto: Lars Chittka.