Ao equilibrar o esforço com a possibilidade de riscos e recompensas, as abelhas melíferas fazem avaliações extremamente rápidas e precisas sobre quais flores têm maior probabilidade de lhes fornecer alimento de alta qualidade – uma capacidade incrível que surgiu após milhões de anos de evolução, de acordo com um novo estudo. liderado pela Universidade de Sheffield.
Os pesquisadores criaram um modelo de tomada de decisão em abelhas e delinearam as vias neurais que possibilitam essa capacidade. Como resultado, os especialistas esperam melhorar a nossa compreensão dos cérebros dos insectos e de como os nossos próprios cérebros evoluíram, ao mesmo tempo que abrem novos caminhos para a concepção de robôs melhores.
“A tomada de decisões está no centro da cognição”, disse o autor sênior do estudo, Andrew Barron, professor de Ciências Biológicas na Universidade Macquarie, na Austrália. “É o resultado de uma avaliação de possíveis resultados, e a vida dos animais está cheia de decisões. Uma abelha tem um cérebro menor que uma semente de gergelim. E ainda assim ela pode tomar decisões com mais rapidez e precisão do que nós. Um robô programado para fazer o trabalho de uma abelha precisaria do apoio de um supercomputador.”
“Os robôs autônomos de hoje trabalham em grande parte com o suporte da computação remota. Os drones são relativamente desmiolados e precisam estar em comunicação sem fio com um data center. Este caminho tecnológico nunca permitirá que um drone explore verdadeiramente Marte sozinho – os incríveis rovers da NASA em Marte viajaram cerca de 75 quilómetros em anos de exploração.”
Como o estudo foi conduzido
No seu dia a dia, as abelhas são obrigadas a trabalhar de forma rápida e eficiente, encontrando o néctar e devolvendo-o às colmeias, evitando ao mesmo tempo uma variedade de predadores. Para conseguir isso, eles precisam tomar decisões rápidas sobre quais flores possuem néctar e quais são os possíveis riscos de predação ao pousar nessas flores.
“Treinamos 20 abelhas para reconhecer cinco ‘discos de flores’ de cores diferentes. As flores azuis sempre tinham xarope de açúcar. As flores verdes sempre tiveram quinina (água tônica) com sabor amargo para as abelhas. Outras cores às vezes continham glicose”, explicou o autor principal HaDi MaBouDi, pesquisador em Sistemas Complexos em Sheffield.
“Depois introduzimos cada abelha num ‘jardim’ onde as ‘flores’ só tinham água destilada. Filmamos cada abelha e assistimos mais de 40 horas de vídeo, rastreando o caminho das abelhas e cronometrando quanto tempo levaram para tomar uma decisão.”
O que os pesquisadores aprenderam
A investigação revelou que, se as abelhas tivessem certeza de que uma flor teria alimento, decidiriam rapidamente pousar nela, demorando em média 0,6 segundos. Da mesma forma, se tivessem certeza de que uma flor não teria alimento, decidiriam com a mesma rapidez não pousar nela. No entanto, se não tivessem certeza, levariam muito mais tempo – aproximadamente 1,4 segundos – para tomar uma decisão.
Posteriormente, os cientistas construíram um modelo computacional com o objetivo de replicar os processos de tomada de decisão das abelhas e descobriram que a estrutura desse modelo acabou sendo muito semelhante ao layout físico do cérebro de uma abelha.
“Nosso estudo demonstrou uma tomada de decisão autônoma complexa com circuitos neurais mínimos. Agora que sabemos como as abelhas tomam decisões tão inteligentes, estamos estudando como elas são tão rápidas na coleta e amostragem de informações. Acreditamos que as abelhas estão usando seus movimentos de vôo para aprimorar seu sistema visual e torná-las melhores na detecção das melhores flores”, explicou Marshall.
Dado que milhões de anos de evolução conduziram a cérebros altamente eficientes com requisitos de energia muito baixos, os investigadores de IA têm muito a aprender na criação de robôs a partir de insectos e outros animais “simples”. Assim, o futuro da IA será provavelmente inspirado na biologia, segundo Marshall, que é também cofundador da Opteran, uma empresa que desenvolve algoritmos inspirados em cérebros de insetos para tornar máquinas autónomas tão robustas e eficientes como a natureza.
O estudo está publicado na revista e-Vida.
Mais sobre cérebros de abelha
Apesar de terem cérebros relativamente pequenos, as abelhas possuem habilidades cognitivas notáveis. O cérebro de uma abelha é capaz de realizar tarefas complexas como navegação, memória e aprendizagem. Aqui estão alguns aspectos notáveis sobre o cérebro das abelhas:
Estrutura
O cérebro de uma abelha é dividido em diferentes seções, cada uma com uma função específica. Os corpos dos cogumelos são responsáveis pela integração sensorial e aprendizagem, os lobos antenais estão envolvidos no olfato (o sentido do olfato) e os lobos ópticos são responsáveis pelo processamento visual.
Memória e aprendizagem
As abelhas são capazes de aprendizagem associativa, o que significa que podem associar certos cheiros ou sinais visuais a recompensas como o néctar. Essa habilidade é útil para lembrar a localização das flores. As abelhas têm memória de curto prazo (alguns segundos a minutos) e de longo prazo (dias a semanas), o que lhes permite lembrar a localização das fontes de alimento.
Navegação
As abelhas usam uma combinação de integração de caminhos, reconhecimento de pontos de referência e até mesmo a posição do sol no céu para navegar. Elas conseguem lembrar a direção e a distância da colméia em relação a uma fonte de alimento e comunicar essa informação a outras abelhas por meio de uma “dança do balanço”.
Comunicação
As abelhas também são capazes de formas sofisticadas de comunicação. O exemplo mais famoso é a dança do balanço, que usam para dizer às outras abelhas a direção e a distância até uma fonte de alimento. O ângulo da dança em relação à vertical indica a direção em relação ao sol, e a duração da fase de balanço indica a distância.
Sentido numérico
Estudos recentes sugerem que as abelhas têm até uma compreensão básica de conceitos numéricos. Eles podem ser treinados para reconhecer cores que representam quantidades específicas e para escolher entre diferentes números de formas ou símbolos.
Solução de problemas
As abelhas demonstraram capacidade de resolver problemas complexos. Por exemplo, alguns estudos demonstraram que as abelhas podem aprender a puxar um cordel ou a empurrar uma bola para receber uma recompensa, demonstrando uma compreensão de causa e efeito.
É importante notar que, embora as abelhas demonstrem essas habilidades notáveis, seus cérebros são fundamentalmente diferentes dos cérebros humanos. Eles evoluíram para serem incrivelmente eficientes na execução de tarefas específicas necessárias para sua sobrevivência e reprodução, mas não possuem a mesma inteligência geral que os humanos. O estudo do cérebro e do comportamento das abelhas pode fornecer insights fascinantes sobre como processos cognitivos complexos podem emergir de estruturas neurais relativamente simples.
Por Andrei Ionescu, Naturlink Funcionário escritor