Neue Forschungsergebnisse der Universität Sheffield geben einen Einblick in die komplexen Entscheidungsprozesse von Honigbienen.
Wenn du eine Honigbiene in deinem Garten siehst, mag es so aussehen, als würde sie auf der Suche nach Nektar wahllos von Blüte zu Blüte hüpfen. In Wirklichkeit durchläuft sie einen komplexen Entscheidungsprozess, um zu entscheiden, welche Blüten sie untersuchen und welche sie meiden soll. Für die Honigbiene steht viel auf dem Spiel, und jedes Mal, wenn sie einen Fehler macht, hat sie wertvolle Energie verschwendet und sich potenziellen Gefahren ausgesetzt. Um den Entscheidungsprozess zu verfeinern, verfügen Honigbienen über ein Gehirn von der Größe eines Sesamkorns. Nichtsdestotrotz haben sie aussergewöhnliche Fähigkeiten entwickelt, die die nächste Generation von KI und Robotik inspirieren werden.
Wissenschaftler der Universität Sheffield unter der Leitung von Dr. HaDi MaBouDi und in Zusammenarbeit mit Professor Andrew Barron von der Macquarie University untersuchten die Strategien, mit denen Honigbienen so effizient und effektiv auf Futtersuche gehen, sowie die neuronalen Systeme, die sie dabei unterstützen.
Die Forscher trainierten 20 Honigbienen darauf, fünf verschiedenfarbige künstliche Blumen mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu assoziieren, entweder eine Zuckersiruplösung (Belohnung) oder bitteres Chinin (Bestrafung) zu erhalten, je nachdem, welche Blumen sie zuvor besucht hatten. Anschliessend testeten sie die Bienen, indem sie sie in eine speziell gestaltete Umgebung brachten, in der sie die Flugbahn jeder Biene verfolgen und die Zeit beobachten konnten, die sie brauchte, um zu entscheiden, welche Blumen sie besuchen oder ablehnen sollte.
Das Team führte dann weitere Tests durch, um zu sehen, wie die Bienen auf mehrdeutige Reize reagieren würden. Im Test 'reduzierte Evidenz' führten die Forscher Blumen mit Farben ein, die Mischungen aus den zuvor belohnten oder bestraften Farben waren (eine Mischung aus Blau und Grün), wodurch die Hinweise weniger deutlich wurden. Ausserdem führten sie einen Test mit 'reduzierter Belohnungswahrscheinlichkeit' ein, bei dem der Zuckersirup weniger häufig angeboten wurde als bei den früheren Experimenten. Mit diesem Test wurde die Widerstandsfähigkeit und Flexibilität der Bienen bei der Entscheidungsfindung bewertet, wenn die erwartete Belohnung weniger zuverlässig war. Die Reaktionszeiten und die Genauigkeit zeigten, dass sowohl die Qualität der Hinweise als auch die Wahrscheinlichkeit einer Belohnung eine wichtige Rolle im Entscheidungsprozess spielten - ähnlich wie bei Primaten.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse entwickelten die Forscher dann ein Computermodell, das die bei den Honigbienen beobachteten Entscheidungsmuster nachbilden kann. Wichtig ist, dass das Modell so konzipiert wurde, dass es biologisch plausibel ist und mit der natürlichen Gehirnstruktur und -funktion der Bienen übereinstimmt. Dieser Ansatz lieferte wertvolle Erkenntnisse darüber, wie ein kleines Gehirn wie das einer Biene komplizierte Entscheidungen schnell und effektiv treffen kann, was für die aufkommende Forschung im Bereich der Robotik von Bedeutung ist.
Diese Studie gibt nicht nur Einblick in die aussergewöhnlichen Fähigkeiten von Honigbienen, sondern soll auch zur Entwicklung fortschrittlicher autonomer Systeme beitragen. Durch die Nachahmung der Strategien von Honigbienen kann die KI von einer schnelleren und genaueren Entscheidungsfindung, risikoaversem Verhalten, Ressourcenoptimierung und besserer Anpassungsfähigkeit bei begrenzten Daten profitieren.