Le api distinguono i numeri pari da quelli dispari, questa abilità fino ad oggi era riconosciuta solo agli umani, ma come è possibile? Possiamo memorizzare la regola per cui i numeri che terminano con 1, 3, 5, 7 o 9 sono dispari mentre i numeri che terminano con 0, 2, 4, 6 o 8 sono pari. Oppure possiamo dividere un numero per 2, dove qualsiasi risultato di un numero intero significa che il numero è pari, altrimenti deve essere dispari.
Allo stesso modo, quando abbiamo a che fare con oggetti del mondo reale, possiamo usare l’abbinamento. Se rimane un elemento non accoppiato, significa che il numero di oggetti era dispari. Finora la categorizzazione dispari e pari, chiamata anche classificazione di parità, non era mai stata dimostrata negli animali non umani. In un nuovo studio, pubblicato oggi sulla rivista Frontiers in Ecology and Evolution, mostriamo che le api possono imparare a farlo.
Perché la categorizzazione di parità è speciale?
I compiti di parità (come la categorizzazione pari e dispari) sono considerati concetti numerici astratti e di alto livello negli esseri umani. È interessante notare che gli esseri umani dimostrano accuratezza, velocità, linguaggio e pregiudizi nelle relazioni spaziali quando classificano i numeri come pari o dispari.
Ad esempio, tendiamo a rispondere più velocemente ai numeri pari con le azioni eseguite dalla nostra mano destra e ai numeri dispari con le azioni eseguite dalla nostra mano sinistra. Siamo anche più veloci e più accurati quando classifichiamo i numeri come pari rispetto a dispari. E la ricerca ha scoperto che i bambini in genere associano la parola “pari” a “destra” e “dispari” a “sinistra”.
Questi studi suggeriscono che gli esseri umani potrebbero aver appreso pregiudizi innati riguardo ai numeri pari e dispari, che potrebbero essere sorti attraverso l’evoluzione, la trasmissione culturale o una combinazione di entrambi.
Non è ovvio il motivo per cui la parità potrebbe essere importante al di là del suo uso in matematica, quindi le origini di questi pregiudizi rimangono poco chiare. Capire se e come altri animali possono riconoscere (o possono imparare a riconoscere) i numeri pari e dispari potrebbe dirci di più sulla nostra storia con la parità.
Api: addestrarle per imparare pari e dispari
Gli studi hanno dimostrato che le api possono imparare a ordinare quantità, eseguire semplici addizioni e sottrazioni, abbinare simboli con quantità e correlare concetti di dimensioni e numeri. Per insegnare alle api un compito di parità, abbiamo separato gli individui in due gruppi.
Uno è stato addestrato ad associare i numeri pari con l’acqua zuccherata e i numeri dispari con un liquido dal sapore amaro (chinino). L’altro gruppo è stato addestrato ad associare i numeri dispari con l’acqua zuccherata e i numeri pari con il chinino.
Abbiamo addestrato le singole api confrontando i numeri pari e dispari (con carte che presentavano da 1 a 10 forme stampate) fino a quando non hanno scelto la risposta corretta con una precisione dell’80%. Sorprendentemente, i rispettivi gruppi hanno appreso a ritmi diversi.
Le api addestrate ad associare i numeri dispari con l’acqua zuccherata impararono più velocemente. La loro tendenza all’apprendimento nei confronti dei numeri dispari era l’opposto degli umani, che classificano i numeri pari più rapidamente.
Abbiamo quindi testato ogni ape su nuovi numeri non mostrati durante l’allenamento. Sorprendentemente, hanno classificato i nuovi numeri di 11 o 12 elementi come dispari o pari con una precisione di circa il 70%.
I nostri risultati hanno mostrato che i cervelli in miniatura delle api mellifere erano in grado di comprendere i concetti di pari e dispari. Quindi un cervello umano grande e complesso composto da 86 miliardi di neuroni e un cervello di insetto in miniatura con circa 960.000 neuroni potrebbero entrambi classificare i numeri in base alla parità.
Questo significa che il compito di parità era meno complesso di quanto pensassimo in precedenza? Per trovare la risposta, ci siamo rivolti alla tecnologia bio-ispirata.
Creazione di una semplice rete neurale artificiale
Le reti neurali artificiali sono state uno dei primi algoritmi di apprendimento sviluppati per l’apprendimento automatico. Ispirate ai neuroni biologici, queste reti sono scalabili e possono affrontare complesse attività di riconoscimento e classificazione utilizzando la logica proposizionale.
Abbiamo costruito una semplice rete neurale artificiale con solo cinque neuroni per eseguire un test di parità. Abbiamo fornito alla rete segnali tra 0 e 40 impulsi, che ha classificato come pari o dispari. Nonostante la sua semplicità, la rete neurale ha classificato correttamente i numeri degli impulsi come dispari o pari con una precisione del 100%.
Questo ci ha mostrato che in linea di principio la categorizzazione della parità non richiede un cervello grande e complesso come quello di un essere umano. Tuttavia, questo non significa necessariamente che le api e la semplice rete neurale abbiano utilizzato lo stesso meccanismo per risolvere il compito.
Semplice o complesso?
Non sappiamo ancora come le api siano state in grado di svolgere il compito di parità. Le spiegazioni possono includere processi semplici o complessi. Ad esempio, le api possono avere:
- elementi accoppiati per trovare un elemento non accoppiato
- eseguito calcoli di divisione, sebbene la divisione non sia stata precedentemente dimostrata dalle api
- hanno contato ogni elemento e quindi hanno applicato la regola di categorizzazione pari/dispari alla quantità totale.
Insegnando ad altre specie animali a discriminare tra numeri pari e dispari ed eseguire altre matematiche astratte, possiamo imparare di più su come la matematica e il pensiero astratto sono emersi negli esseri umani.
La scoperta della matematica è una conseguenza inevitabile dell’intelligenza? O la matematica è in qualche modo collegata al cervello umano? Le differenze tra gli esseri umani e gli altri animali sono minori di quanto pensassimo in precedenza? Forse possiamo raccogliere queste intuizioni intellettuali, se solo osserviamo correttamente.
