de Scarlett Howard, Adrian Dyer, Andrew Greentree et Jair Garcia, La conversation
« Deux, quatre, six, huit; embourbez-vous, n’attendez pas. »
En tant qu’enfants, nous apprenons que les nombres peuvent être pairs ou impairs. Et il existe de nombreuses façons de catégoriser les nombres comme pairs ou impairs.
Nous pouvons mémoriser la règle selon laquelle les nombres se terminant par 1, 3, 5, 7 ou 9 sont impairs tandis que les nombres se terminant par 0, 2, 4, 6 ou 8 sont pairs. Ou nous pouvons diviser un nombre par 2 – où tout résultat de nombre entier signifie que le nombre est pair, sinon il doit être impair.
De même, lorsqu’il s’agit d’objets du monde réel, nous pouvons utiliser l’appariement. S’il nous reste un élément non apparié, cela signifie que le nombre d’objets était impair.
Jusqu’à présent, la catégorisation impaire et paire, également appelée classification par parité, n’avait jamais été démontrée chez les animaux non humains. Dans une nouvelle étude, publié aujourd’hui dans la revue Frontières en écologie et évolutionnous montrons que les abeilles peuvent apprendre à le faire.
Pourquoi la catégorisation paritaire est-elle spéciale ?
Les tâches de parité (telles que la catégorisation paire et impaire) sont considérées comme abstraites et de haut niveau concepts numériques chez l’homme.
Fait intéressant, les humains font preuve de précision, de vitesse, de langage et de biais de relation spatiale lorsqu’ils classent les nombres comme pairs ou impairs. Par exemple, nous ont tendance à réagir plus vite aux nombres pairs avec des actions effectuées par notre main droite, et aux nombres impairs avec des actions effectuées par notre main gauche.
Nous sommes également plus rapides et plus précis lors de la catégorisation des nombres pairs par rapport aux impairs. Et la recherche a montré que les enfants associent généralement le mot « pair » avec « droite » et « impair » avec « gauche ».
Ces études suggèrent que les humains peuvent avoir appris des préjugés et/ou des préjugés innés concernant les nombres pairs et impairs, qui peuvent provenir soit de l’évolution, soit de la transmission culturelle, soit d’une combinaison des deux.
Il n’est pas évident que la parité puisse être importante au-delà de son utilisation en mathématiques, de sorte que les origines de ces biais restent floues. Comprendre si et comment d’autres animaux peuvent reconnaître (ou peuvent apprendre à reconnaître) des nombres impairs et pairs pourrait nous en dire plus sur notre propre histoire avec parité.
Entraîner les abeilles à apprendre l’impair et le pair
Des études ont montré que les abeilles peuvent apprendre à ordonner des quantités, effectuer des additions et des soustractions simples, faire correspondre des symboles avec des quantités et relier les concepts de taille et de nombre.
Pour enseigner aux abeilles une tâche de parité, nous avons séparé les individus en deux groupes. On a appris à associer les nombres pairs à de l’eau sucrée et les nombres impairs à un liquide au goût amer (la quinine). L’autre groupe a appris à associer les nombres impairs à l’eau sucrée et les nombres pairs à la quinine.
Nous avons formé des abeilles individuelles en utilisant des comparaisons de nombres pairs et impairs (avec des cartes présentant 1 à 10 formes imprimées) jusqu’à ce qu’elles choisissent la bonne réponse avec une précision de 80 %.
Nous avons entraîné des abeilles à choisir des nombres pairs. Dans cette vidéo on voit l’abeille inspecter chaque carte à l’écran, avant de faire un choix correct sur la carte présentant un nombre pair de 12 formes.
Remarquablement, les groupes respectifs ont appris à des rythmes différents. Les abeilles entraînées à associer les nombres impairs à l’eau sucrée ont appris plus rapidement. Leur biais d’apprentissage vers les nombres impairs était à l’opposé des humains, qui catégorisent les nombres pairs plus rapidement.
Nous avons ensuite testé chaque abeille sur de nouveaux numéros non affichés lors de la formation. De manière impressionnante, ils ont classé les nouveaux nombres de 11 ou 12 éléments comme impairs ou pairs avec une précision d’environ 70 %.
Nos résultats ont montré que les cerveaux miniatures des abeilles étaient capables de comprendre les concepts d’impair et de pair. Donc, un cerveau humain grand et complexe composé de 86 milliards de neuroneset un cerveau d’insecte miniature avec environ 960 000 neuronespourraient tous deux catégoriser les nombres par parité.
Cela signifie-t-il que la tâche de parité était moins complexe que nous ne le pensions auparavant ? Pour trouver la réponse, nous nous sommes tournés vers la technologie bio-inspirée.
Création d’un simple réseau de neurones artificiels
Les réseaux de neurones artificiels ont été l’un des premiers algorithmes d’apprentissage développés pour l’apprentissage automatique. Inspirés des neurones biologiques, ces réseaux sont évolutifs et peuvent s’attaquer à des tâches complexes de reconnaissance et de classification en utilisant logique propositionnelle.
Nous avons construit un réseau neuronal artificiel simple avec seulement cinq neurones pour effectuer un test de parité. Nous avons donné au réseau des signaux entre 0 et 40 impulsions, qu’il a classés comme impairs ou pairs. Malgré sa simplicité, le réseau de neurones a correctement classé les nombres d’impulsions comme impairs ou pairs avec une précision de 100 %.
Cela nous a montré que en principe la catégorisation paritaire ne nécessite pas un cerveau gros et complexe comme celui d’un humain. Cependant, cela ne signifie pas nécessairement que les abeilles et le réseau neuronal simple ont utilisé le même mécanisme pour résoudre la tâche.
Simple ou complexe ?
Nous ne savons pas encore comment les abeilles ont pu effectuer la tâche de parité. Les explications peuvent inclure des processus simples ou complexes. Par exemple, les abeilles peuvent avoir :
En apprenant à d’autres espèces animales à faire la distinction entre les nombres pairs et impairs et en effectuant d’autres mathématiques abstraites, nous pouvons en apprendre davantage sur la façon dont les mathématiques et la pensée abstraite ont émergé chez l’homme.
La découverte des mathématiques est-elle une conséquence inévitable de l’intelligence ? Ou les maths sont-elles en quelque sorte liées au cerveau humain ? Les différences entre les humains et les autres animaux sont-elles moindres que nous ne le pensions auparavant ? Peut-être pouvons-nous glaner ces idées intellectuelles, si seulement nous écoutons correctement.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.