آیا می دانستید زنبورهای عسل شما را می شناسند؟
گل سپید: دانشمندان طی پژوهشی متوجه شدند که زنبورهای عسل قابلیت شناسایی چهره انسان را دارد.
تینا مزدکی_در باور عموم و حتی محافل علمی، تشخیص چهره انسان پروسه بسیار پیچیده ای تلقی می شود که برای حل آن به مغزهای بزرگ و نواحی عصبی فوق تخصصی نیاز است. برای دهه ها، منطقه دوکی شکل چهره (Fusiform Face Area) در لوب تمپورال مغز انسان بعنوان بستر عصبی اصلی این قابلیت مطالعه شده است. این فرضیه بطورکامل منطقی به نظر می رسید؛ تا این که یک یافته جالب در سال ۲۰۰۵ (که در سالیان بعد هم بارها تکرار و بسط داده شد) این دیدگاه را به چالش کشید و نشان داد که زنبورهای عسل با مغزی به ابعاد تنها یک میلی متر و کمتر از یک میلیون نورون، می توانند برای شناسایی چهره های فردی انسان آموزش ببینند.
این موفقیت اولین بار در نشریه زیست شناسی تجربی (Journal of Experimental Biology) توسط «آدریان دایر» (پژوهشگر وقت دانشگاه یوهان گوتنبرگ ماینتس و دانشگاه کمبریج) با همکاری کریستا نومایر و لارس چیتکا منتشر گردید. بر طبق این پژوهش، زنبورهایی که با تصاویر استانداردِ تست های روان شناسی انسان آموزش دیده بودند، توانستند چهره هدف را از میان چهره های انحرافی مشابه، با دقت بالای ۸۰ درصد تشخیص دهند و این حافظه را تا دو روز بعد هم حفظ کنند؛ آن هم در صورتیکه زنبورها در طول تکامل خود هیچگاه با چهره انسان سروکار نداشته اند. محرک آنها برای یادگیری این کار، محلول آب قند بود.
مکانیسم آزمایش؛ استفاده از یادگیری تداعی گرایانه متدولوژی این آزمایش از توانایی فوق العاده زنبورها در «یادگیری تداعی گرایانه» (Associative Learning) و تشخیص الگوها بهره برد. زنبورها بعنوان یابندگان غذا، یادگیرندگان الگوهای بسیار ماهری هستند؛ چونکه گل هایی که از آنها تغذیه می کنند تنوع عظیمی در شکل و رنگ دارند. دکتر دایر استدلال کرد که این سیستم پردازش بصری زنبور می تواند برای هر الگوی دیگری، حتی الگویی بدون پیشینه تکاملی برای حشره (مانند چهره انسان)، به کار گرفته شود.
مراحل پیاده سازی آزمایش:
استانداردسازی تصاویر: محققان تصاویر چهره انسان را به شکلی برش دادند که فقط صورت و گردن مشخص باشد. نورپردازی و پس زمینه هم بطورکامل یکسان شد تا زنبورها نتوانند از روی لباس یا نشانه های محیطی تقلب کنند. پاداش و جریمه: یکی از چهره ها با یک قطره محلول شیرین ساکاروز (پاداش) و چهره های دیگر با قطره ای از محلول تلخ کینین (جریمه) همراه شدند. زنبورها در طول تکرار آزمایش یاد گرفتند به سوی چهره پاداش دهنده پرواز کنند. تست غائی بدون بو: در مرحله اصلی، تصاویر بدون هیچ نوع محلولی روی تخته قرار گرفتند تا فرضیه ردیابی بو رد شود. زنبورها بازهم با دقت ۸۰ تا ۹۰ درصد به سوی چهره آشنا رفتند. حافظه آنها حداقل دو روز پایدار ماند و حتی تغییر زاویه یا جابجایی تصویر روی تخته هم مانع تشخیص آنها نشد.
استفاده از همان استراتژی مغز انسان: پردازش پیکربندی یافته عمیق تر در سال ۲۰۱۰ ظرف یک مطالعه تکمیلی توسط اورور آوارگس-وبر و مارتین گیورفا در دانشگاه تولوز با همکاری دایر به دست آمد. آنها بررسی کردند که زنبورها دقیقاً چطور چهره ها را شناسایی می کنند. برای این کار، زنبورها با تصاویر بسیار ساده شده ای شبیه بصورت (شامل دو نقطه برای چشم، یک خط عمودی برای بینی و یک خط افقی برای دهان) آموزش دیدند.
نتیجه تعجب آور بود؛ زنبورها پیکربندی فضایی تصویر (Configuration) را یاد می گرفتند. وقتی اجزای صورت (نقاط و خطوط) از هم باز شده و در یک الگوی غیرصورت چیده می شدند، زنبورها دیگر آنرا تشخیص نمی دادند؛ حتی اگر تمام اجزا بصورت انفرادی حضور داشتند. اما وقتی کل مجموعه اجزا با هم کمی چرخیده، بزرگ یا جابجا می شد، تشخیص صورت حفظ می شد.
دانشمندان علوم شناختی به این تکنیک «پردازش پیکربندی» (Configured Processing) می گویند؛ یعنی شناسایی برمبنای آرایش فضایی نسبی اجزا، نه خود اجزا به تنهایی. این دقیقاً همان استراتژی سیستم بینایی انسان برای پردازش چهره است. به این علت است که پدیده «وارونگی چهره» (عکس کردن صورت) سیستم تشخیص انسان را به شدت مختل می کند، اما روی شناخت ما از سایر اشیاء تاثیر چندانی ندارد.
این کشف چه چیزی را در مورد اندازه مغز اثبات می کند؟ یافته های مربوط به زنبور عسل قسمتی از یک الگوی گسترده تر در تحقیقات شناختی حیوانات است که نشان داده است چندین وظیفه بینایی پیچیده، همچون تشخیص چهره های فردی، می تواند توسط مدارهای عصبی بسیار کوچک تر از ناحیه دوکی شکل پستانداران صورت گیرد. این مورد دو پیامد علمی بزرگ دارد:
عدم نیاز به سخت افزار اختصاصی: وجود یک ناحیه تخصصی پردازش چهره در مغز انسان لزوماً به این مفهوم نیست که تشخیص چهره ذاتا به یک منطقه بزرگ و ویژه نیاز دارد؛ بلکه نشان داده است مغز انسان بخشی را وقف کاری کرده که مکرراً انجام می دهد. ماشین بینایی عمومی (General-purpose) در صورت آموزش کافی می تواند این مساله را حل کند. الهام بخش در علوم کامپیوتر: مهندسان کامپیوتر که روی سیستم های تشخیص چهره مصنوعی (AI) کار می کنند، به این موفقیت توجه ویژه ای نشان داده اند. الگوریتم های مبتنی بر پردازش پیکربندی زنبور عسل می توانند به طراحی سیستم های هوشمندی کمک کنند که نیاز به منابع محاسباتی و پردازشی بسیار محدودی دارند. این واقعیت که یک حشره با مغزی به اندازه یک نقطه کوچک می تواند از پس چنین تحلیل تصویری برآید، گواهی بر انعطاف پذیری اعجاب انگیز سیستم های عصبی کوچک است. این مورد اثبات می کند مسائلی که علوم اعصاب انسانی برای مدت ها آنها را استثنایی و نیازمند مغزهای بزرگ می دانست، با اصول یادگیری عمومی و ساختارهای فشرده هم بطورکامل قابل حل هستند.
منبع: spacedaily
حرف آخر اینکه محرک آنها برای یادگیری این کار، محلول آب قند بود. پاداش و جریمه: یکی از چهره ها با یک قطره محلول شیرین ساکاروز (پاداش) و چهره های دیگر با قطره ای از محلول تلخ کینین (جریمه) همراه شدند. این حقیقت که یک حشره با مغزی به اندازه یک نقطه کوچک می تواند از پس چنین تحلیل تصویری برآید، گواهی بر انعطاف پذیری اعجاب آور سیستم های عصبی کوچک است.
منبع: گل سپید
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان گل سپید در مورد این مطلب