Biodiversidad

Las abejas hacen miel… y saben matemáticas

Según estudios recientes, las abejas son capaces de hacer operaciones aritméticas sencillas como sumas y restas usando colores en lugar de símbolos. Esto podría abrir nuevos caminos de investigación en inteligencia artificial y ‘machine learning’.

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02
Abr
2019

Las abejas son insectos muy pequeños, pero son fundamentales para la vida humana. Son uno de los agentes más importantes en la polinización de las plantas, un proceso natural que permite que las flores den frutos y semillas. Sin ese proceso, se interrumpe el ciclo vital de los ecosistemas. Por eso, su supervivencia es clave para conservar la biodiversidad y nuestra existencia en el planeta.

Pero, además de su importancia a nivel ecológico, las abejas son seres apasionantes que siempre han tenido reputación de ser animales inteligentes. Según recientes estudios publicados en Science Advances, son capaces de hacer operaciones aritméticas –sumar y restar– usando colores en lugar de los símbolos más (+) y menos (-).

Se ha demostrado que estos insectos poseen una memoria a corto plazo muy desarrollada para tomar decisiones y que entienden conceptos abstractos (como, por ejemplo, igual o diferente) y que aprenden complicadas habilidades de otras abejas. Por si esto fuera poco, nuevas investigaciones científicas han revelado otras asombrosas cualidades numéricas de las abejas: pueden contar hasta cuatro e incluso entender el concepto de cero –invención humana crucial para el desarrollo de las matemáticas y las ciencias modernas–. Por tanto, no es de extrañar que los investigadores deseen comprobar los límites a los que estos pequeños cerebros pueden llegar.

Las investigaciones revelan que estos insectos pueden incluso entender el concepto de cero, invención humana clave en matemáticas

Lejos quedan ya las viejas creencias de que la capacidad de percibir y razonar con números es una cualidad que solo poseen los humanos. Está claro que la habilidad de contar –o, al menos, la facultad de distinguir entre diferentes cantidades– no es algo inusual en el reino animal. Estudios experimentales realizados a lo largo de las últimas décadas han demostrado que la percepción numérica y los cálculos elementales, como ordenar o distinguir lo que es mayor o menor entre dos conjuntos de cosas, están presentes incluso en los artrópodos. Las destrezas numéricas de las diferentes especies dependen de su capacidad de adaptación. Los peces pequeños, por ejemplo, para ponerse a salvo de sus depredadores se agrupan en bancos: cuanto mayor es el banco, mayor seguridad. Las ranas machos utilizan la enumeración para distintos propósitos, entre los que destacan las llamadas de atención a las hembras de su especie cercanas a ellos. Las ranas hembras prefieren las llamadas más largas y complejas, por ello, los machos tratan de incluir más chasquidos que sus competidores, pudiendo llegar a añadir de cuatro a seis chasquidos más… lo que demostraría que saben contar hasta dicho número. Para una abeja la habilidad de contar es extremadamente útil, ya que le permite establecer la distancia entre las fuentes de comida y la colmena. Podría, incluso, llegar a contar el número de pétalos de las flores como método para identificar las mejores fuentes de alimento, tal y como se ha sugerido en algunos estudios realizados por Skourpski sobre la capacidad de contar de los insectos.

Pero, entre la capacidad de contar y la de resolver ecuaciones con símbolos, como problemas de sumas y restas, hay un salto extraordinario. «Necesitas poder mantener las reglas sobre la suma y la resta en tu memoria a largo plazo, mientras manipulas mentalmente un conjunto de números concretos en tu memoria a corto plazo», afirma el profesor asociado del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT), Adrian Dyer, miembro del equipo de investigadores que ha entrenado a 14 abejas para identificar el color azul con la suma y el amarillo con la resta.

La cuestión de si algunos animales pueden o no aprender habilidades numéricas complejas no está exenta de debate. Algunos estudios ya han establecido las regiones del cerebro involucradas en los procesos numéricos en los humanos: los lóbulos parietales. Por ello, la capacidad de sumar y restar demostrada por chimpancés, orangutanes, monos y hasta por un papagayo africano se ha asociado a mecanismos análogos a los de los humanos. Pero ¿qué podrían llegar a alcanzar otros tipos de cerebros, de diferente tamaño o arquitectura? ¿Qué podría llegar a conseguir el cerebro de una abeja que es unas 20.000 veces más pequeño que el de un ser humano y del que está separado por más de 400 millones de años de evolución?

Recientes avances en los protocolos de entrenamiento revelan que las abejas realizan tareas complejas mucho mejor cuando han sido entrenadas con un protocolo de condicionamiento basado en el premio-castigo. Este, precisamente, ha sido el método empleado por el equipo de investigadores de la RMIT University (Melbourne, Australia), para entrenar a 14 abejas con el objetivo de que pudiesen identificar el color azul con la suma y el amarillo con la resta. Las abejas se entrenaron en un laberinto con forma de Y donde se les presentaban varios patrones con manchas en color azul o amarillo. Si el patrón era azul, la abeja recibía un premio cuando elegía la rama del laberinto que mostraba un patrón con una mancha azul adicional. Si el patrón era amarillo, recibía el premio al elegir el lado donde había una mancha amarilla menos. Una vez entrenadas se les examinó siguiendo el mismo método con unos resultados de acierto del 63% y el 72% de las veces, según el tipo de ecuación propuesta en el test.

Las investigaciones en el cerebro de las abejas pueden suponer grandes avances en inteligencia artificial

Los investigadores están muy satisfechos con los resultados –mejores que los que se obtendrían de forma aleatoria– ya que demuestran que las abejas son capaces de aprender y aplicar conocimientos numéricos de forma individual. «Por encima de todo esto, nuestras abejas también usaron sus recuerdos a corto plazo para resolver problemas aritméticos, ya que aprendieron a reconocer más o menos como conceptos abstractos en lugar de recibir ayudas visuales», detalla Dyer en un comunicado. El investigador subraya que sus hallazgos sugieren que el conocimiento numérico avanzado puede encontrarse en la naturaleza mucho más extendido de lo que se sospechaba hasta ahora. «Nuestros hallazgos muestran que la comprensión compleja de los símbolos matemáticos como lenguaje es algo que muchos cerebros probablemente pueden lograr, y ayuda a explicar cómo muchas culturas humanas desarrollaron de forma independiente las habilidades numéricas», concluye Scarlett Howard, otro miembro del equipo de investigación.

En esta misma línea de investigación y con anterioridad a este último descubrimiento, un equipo de investigadores de Queen Mary University of London publicaba un estudio en el que emulaba las cualidades numéricas de las abejas mediante la simulación de su pequeña red neuronal –una abeja posee menos de un millón de neuronas mientras que el cerebro humano supera los 86.000 millones–. Comprobaron que este pequeño cerebro simulado podía contar pequeñas cantidades, un resultado que apunta a las mismas conclusiones alcanzadas por los investigadores del RMIT: no se requieren grandes cerebros para este tipo de tareas, pequeños circuitos neuronales pueden ser suficientes para realizarlas.

Por tanto, con estas investigaciones e abren vías alternativas de exploración (especialmente en los insectos) sin descartar que estos hallazgos puedan pavimentar nuevos caminos en las áreas de la inteligencia artificial o el machine learning. Según afirma Dyer, «si las matemáticas no requieren un cerebro masivo, también podría haber nuevas formas de incorporar las interacciones de las reglas a largo plazo y la memoria de trabajo en los diseños para mejorar el rápido aprendizaje de nuevos problemas por parte de la Inteligencia Artificial».

(*) Isabel del Río Luna es licenciada en Ciencias Físicas.

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