零，作为一个数学概念，在人类社会中是相对较新的，也毋庸置疑是革命性的。正是有了它，我们才能发展出代数、微积分和笛卡尔坐标系……直至今日，许多与零的性质有关的问题仍在持续引发数学上的争论。但人类是唯一能理解“无”这一抽象数学概念的物种吗？
也许你会认为，零很直观、很简单，但实际上能理解这一概念的动物是非常罕见的。具有这种能力的物种都被列为“精英俱乐部”的一员，这是由我们通常认为非常聪明的物种组成的，例如灵长类动物、海豚和鹦鹉[1]。
6月8日，一项发表在《科学》杂志上的论文表明[2]，蜜蜂或许将是第一个加入精英俱乐部的无脊椎动物。尽管蜜蜂的大脑只有芝麻大，但它们已经证明了自己是昆虫界的智慧担当。过去，研究人员已经发现，蜜蜂能数到四、能区分抽象的图样，这些技能能在跟踪地标时派上用场；而且，它们还能与其它蜜蜂就位置信息进行沟通。而这次研究人员发现了蜜蜂的另一项认知能力——“零”处理，或者说是将“无”的概念转化为数值的能力，可以将0与更实在的数量比较，如1、2等。
○ 尽管与人脑中的860亿个神经元相比，蜜蜂的大脑中只有不到100万个神经元，但研究人员却发现了它们的认知潜能。| 图片来源：Nigel Cattlin / Alamy
在针对蜜蜂的研究中，研究人员先在实验室中开展了一些其他实验，证明了蜜蜂可以从事一些高级的认知任务，例如使用工具、像“踢足球”那样通过操作一个小球来获得奖励、以及学习如何在人脸中编码信息。他们意识到，蜜蜂学习复杂事物的能力非常强......所以他们认为是时候测试看看蜜蜂的大脑是否能处理零的概念了。
为了验证这一假设，研究人员训练了10只蜜蜂来识别两个数字中较小的一个（“小于”训练）。在一系列试验中，他们向昆虫展示了两张不同的图片，图片中白色的背景上显示了若干个黑色的图形。如果蜜蜂飞到黑色图形数量较少的图片上，它们就能获得可口的糖水作为奖励；但如果它们飞向黑色图形数量较大的图片上，它们就会得到苦味的奎宁作为惩罚。当两个面板上的图形数量都大于零时，蜜蜂很快就掌握了朝哪块面板飞行是正确的方向。
○ 在经过训练后让蜜蜂从一系列选项中选出最小的数值，蜜蜂的选择为一张空白图像，显示它对零概念的理解。| 图片来源：RMIT University
一旦蜜蜂学会了连续地做出正确的选择，研究人员给就会给它们一个新的选择——一个不包含图形的白色背景，真正的挑战就出现了。尽管这些蜜蜂以前从未见过空白的图片，但它们还是有64％的时间选择了空白图片，而不是包含两个或三个图形的图片。这意味着蜜蜂知道“0”小于2或3这一事实。而且它们选择空白图片并非为因为这张空白的图片是新颖有趣的东西。因为在另一组实验中，另外10只蜜蜂被研究人员训练来选择图形数量较大数字。而这些接受了“大于”训练的蜜蜂在空白测试中，表现出更倾向于选择非零的图像。
当与空白图片比较的图片中含有的图形较多时（例如四五个），蜜蜂们的“零”处理的成功率会更高。换句话说，当用来比较的数字比零大得更多时，蜜蜂在确定哪个图片具有更少的图形时表现更好。有趣的是，这与人类儿童在类似的实验设计表现一致。这种相似性表明，蜜蜂和人类对零的概念化或许是相似的。
但是，也有其他研究人员怀疑这个实验是否能确切地证明蜜蜂具有零概念。例如伦敦大学玛丽皇后学院的蜜蜂认知专家Clint Perry就认为，对于这些结果的更简洁的解释是，蜜蜂运用了“奖励历史”来处理任务。也就是说，它们根据的是每种类型的刺激能获得奖励的频率。例如，接受“小于”训练的蜜蜂可能就是发现了空白图片能100%的为它们赢得奖励，含有1个图形的图片能让它们在80%的时间上赢得奖励等等。换句话说，它们只是在所展示的图片上选择了最好的几率，而并不一定是理解了零这个概念。
Perry说：“我可以将蜜蜂对‘零处理’看成是一种能计数、能评估数值大小的可能性，这能够为生存提供适应性优势。”
但该论文的作者对这一结果仍保持乐观，他们认为这些结果是有效的。在进一步的实验中，他们甚至发现蜜蜂对零的理解实际上更为深刻：例如，它们能够区分1和0之间的区别，这甚至对精英俱乐部中的其他一些成员也是一种挑战。像这种高级的数值能力可以给动物带来进化优势，帮助它们记录捕食者和食物来源。研究人员表示，如果连昆虫也能表现出对零这个数字的娴熟掌握，那么这种能力在动物王国中可能比我们想象的更常见。
参考链接：
[1] I.M. Pepperburg and J.D. Gordon. Number comprehension by a grey parrot (Psittacus erithacus), including a zero-like concept. Journal of Comparative Psychology. Vol. 119, May 2005, 197.
[2] S.R. Howard et al. Numerical ordering of zero in honey bees. Science. Vol. 360, June 8, 2018, p. 1124. doi:10.1126/science.aar4975.
[3]https://www.smithsonianmag.com/science-nature/bees-may-understand-zero-concept-took-humans-millennia-grasp-180969282/
发表于 2020-7-13 06:32
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