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On savait que les abeilles pouvaient au moins compter jusqu'à 5. Aujourd'hui, une chercheuse française du CNRS et ses collègues d'une équipe australienne prouvent qu'elles sont aussi capables d'abstraction mathématique. Leur article publié dans Science le 8 juin 2018 montre, pour la première fois, que ces insectes savent, à leur manière, se représenter et interpréter le zéro.
A l'heure où les colonies d’abeilles, domestiques ou sauvages, s'amenuisent  aujourd'hui de façon spectaculaire, il ne semble pas idiot d'indexer le présent article dans la rubrique "Enjeux d'avenir".
Le "syndrome d'effondrement des colonies" constaté au début des années 1990 aux Etats-Unis et à partir de 1995 en France - pour ne citer que ces pays - s'explique notamment par l'usage d'une agriculture intensive et  l'utilisation massive des pesticides. Il s'agit d'un enjeu fondamental puisque que les insectes pollinisent à peu près 30% de la valeur de la base alimentaire mondiale, soit un service environnemental mondial estimé à 153 milliards d'euros par an (chiffre donné par l'Institut national de la recherche agronomique à partir de la base de l'agriculture de 2005 dans le monde).

Voir la vidéo : le prix des abeilles
 

Certains vertébrés maîtrisent des concepts numériques complexes, mais rien n'avait encore été prouvé à ce jour chez les insectes...

S'il avait déjà été démontré que certains vertébrés maîtrisaient des concepts numériques complexes, notamment l'addition ou la notion de zéro (par exemple ici singes et oiseaux), rien n'avait encore été prouvé dans ce dernier cas chez les insectes. Mais aujourd'hui, un article de la chercheuse française Aurore Avarguès-Weber(1) et de ses collègues australiens démontre que les abeilles sont capables, à leur manière, de se représenter et interpréter le zéro.

Méthode utilisée

Sachant que les abeilles savent compter au moins jusqu'à 5, les chercheurs les ont formées au concept de «plus grand que» et «plus petit que».

Représentation graphique de la méthode utilisée et des résultats des deux premières expériencesIls ont d'abord appris aux abeilles à venir boire de l'eau sucrée sur un dispositif expérimental associant une plateforme à une image.
La règle est simple : "Choisis l'image où il y a le moins d'éléments". La bonne réponse apporte de l'eau sucrée tandis que la mauvaise confronte les abeilles à une solution amère de quinine. Une fois que les abeilles ont intégré le principe du jeu, donc cette notion de récompense, les chercheurs leur ont proposé une image vide et une image avec plusieurs points.

En choisissant l'image vide comme étant celle comportant le moins d'éléments, les abeilles ont montré qu'elles étaient capables d'extrapoler en considérant que le zéro est inférieur à 5, 4, 3, 2 ou 1. "L'expérience démontre qu'un ensemble vide, le zéro, est considéré par ces insectes comme un nombre inférieur aux autres", explique l'article.

 

Le zéro : une notion abstraite

Invention majeure de l'humanité pour les mathématiques, finalement assez récente, la notion de zéro est particulièrement abstraite. Elle permet de représenter l'absence d'objet en inventant un nombre pour «le rien» tout en considérant qu'il est une quantité.

Le cerveau, qui a évolué pour traiter des stimuli sensoriels, peut aussi concevoir l'absence de stimulus comme un objet concret. L'article publié dans Science interroge l'importance symbolique du zéro, en suggérant une utilité de ce nombre pour un insecte pollinisateur.

Les abeilles ne disposent que d'un million de neurones - soit autour de 100 000 fois moins que l'Homme, et pourtant tous deux sont capables d'utiliser le zéro.
Pour Aurore Avarguès-Weber, "la découverte que les abeilles peuvent montrer une telle compréhension des nombres était vraiment surprenante compte tenu de leur petit cerveau."
Finalement, les grands cerveaux ne seraient donc pas nécessaires pour jouer avec les nombres, et cette capacité semble alors donc probablement partagée par beaucoup d’autres animaux....

Des pistes pour l'intelligence artificielle ?

Si les abeilles peuvent apprendre une telle compétence mathématique apparemment avancée qui n’existe même pas dans certaines cultures humaines anciennes, peut-être viennent ici s'ouvrir des portes vers la compréhension du mécanisme sous-jacent à la compréhension du concept de vide ?

Comment un cerveau se représente-t-il le vide ? Les abeilles et les autres animaux, qui collectent nombres d’aliments, ont-ils développé des mécanismes neuronaux spécifiques pour permettre la perception du zéro ? Si les abeilles peuvent percevoir le zéro avec un cerveau de moins d’un million de neurones, est-il possible dès lors d'apprendre ce même concept à une intelligence artificielle (IA), de façon simple ?
En effet, un des problèmes rencontrés en IA est de permettre aux robots de fonctionner dans des environnements très complexes. Traverser une route est simple pour les humains adultes, car nous comprenons qu’il n’y a pas de voitures ou autres véhicules qui approchent, alors on peut traverser sans danger. Mais qu’est-ce que le zéro, comment le représentons-nous pour tant de classes d’objets complexes afin de prendre des décisions dans des environnements complexes ?
 
Christophe Jacquemin
 
Abstract de l'article :
Numerical ordering of zero in honey bees

"Some vertebrates demonstrate complex numerosity concepts - including addition, sequential ordering of numbers, or even the concept of zero- but whether an insect can develop an understanding for such concepts remains unknown. We trained individual honey bees to the numerical concepts of “greater than” or “less than” using stimuli containing one to six elemental features. Bees could subsequently extrapolate the concept of less than to order zero numerosity at the lower end of the numerical continuum. Bees demonstrated an understanding that parallels animals such as the African grey parrot, nonhuman primates, and even preschool children."
puce note Notes
(1) Aurore Avarguès-Weber travaille au Centre de recherches sur la cognition animale (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier).
puce note Sources
"Numerical ordering of zero in honey bees", par Scarlett R. Howard, Aurore Avarguès-Weber,Jair E. Garcia, Andrew D. Greentree, Adrian G. Dyer", "Science" du 8 juin 2018, Vol 360, Issue 6393, pages 1124 à 1126
 
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