蜜蜂能夠理解「零」的概念

知識 07-20

圖片來源：theconversation.com

撰文向菲菲

編輯徐文慧

「零」這個概念理解起來並不容易，即使是我們人類，也要到 4 歲左右，才能理解「零」意味著「沒有」，在數量上是小於 1 的意思。長久以來，科學家們只有人類才能理解「零」這個相對抽象的概念，這也引發了人類重大的智力進步。動物們似乎並沒有我們想像中的那麼「愚蠢」，鳥類、猴子、海豚等脊椎動物都能理解「沒有」意味著數量為「零」。於 2018 年 6 月 8 日發表在Science上的一篇文章稱，作為相對低等的無脊椎動物家族中的一員，「採花」高手蜜蜂竟然也能夠理解「沒有」在數值上的意義。這也是第一次有證據顯示昆蟲的大腦也能理解「零」。

到底什麼是「零」？

一些古代人類文明中，因為缺少對「零」這一概念的認識和理解，他們的數字體系異常混亂。

人類的發展史上，對「零」概念的理解並沒有我們想像中的那麼簡單。要理解「零」，程度上可分為四個階段：

第一階段最為簡單，即知道「零」意味著「沒有」。比如你的盤子中沒有食物，發展於我們視覺處理的早期階段。

第二階段是懂得將「零」歸類，即能夠區分「有」和「沒有」這兩個概念。比如屋子裡的燈是亮著還是滅著，這樣「零」就被歸為有意義的行為。

第三階段，則是理解「零」即是代表「沒有」，它仍可以是一個數值，是自然數中最小的一個量，即 0

第四階段也是最高程度的理解，是知曉「零」可以對應到一個符號，可以運用在數學運算中，比如 2 - 2 = 0 。

小昆蟲，大智慧

令人驚訝的是，蜜蜂這樣小小的腦袋，也能理解「零」的概念，甚至達到了剛剛所說的第三階段！

這是第一次在昆蟲中觀察到如此高水平的認知數字處理。

在前期研究中發現，經過訓練後，蜜蜂可以理解 4 以內的圖形數量，並且懂得基於規則下的「對比關係」。這意味著它們在訓練後，能獲得「排列數量大小」這種更為高級別的能力。這可能是由於蜜蜂經常在複雜的環境中覓食，開發出了適應這一生存方式的視覺處理。

訓練蜜蜂掌握「大於」和「小於「數值比較的技能流程圖

圖片來源：Andreas Nieder, 10.1126/science.aat8958

蜜蜂具有辨別數字的能力，引起了澳大利亞和法國的研究者 Scarlett Howard 和 Aurore Avarguès-Weber 的興趣。他們制定了蜜蜂們的專屬訓練，先讓它們掌握「大於」和「小於」的概念，然後進一步驗證它們是否也具有像靈長類動物一樣，具有理解「零」概念的能力。

研究人員首先利用帶不同數量黑色圖形的卡片，讓蜜蜂進行數量大小的比較，數量的大小控制在 1~6 之間。蜜蜂被訓練在兩個數字之間做選擇，其中一組只挑選兩張卡片中圖形數目更少的那張，即「小於規則」。如果選對了，會得到糖水作為獎勵；選錯了，則會給它們苦味的水作為懲罰。另一組則進行相反的訓練，即選出兩張卡片中圖形數量較多那張，即「大於規則」，獎懲機制同前一組蜜蜂一樣。每隻蜜蜂都會進行單獨的數量比較訓練，直到它們能達到 80% 以上的正確率。

研究人員接下來給出了一組新的對比卡片，其中一張卡片上有 1 個圖形，另一張是蜜蜂們從沒見過的空白卡片，代表「零」的意思。令人驚訝的是，受過「小於規則」訓練的蜜蜂，大多選擇了空白圖片。它們似乎明白「零」不到一個。如果兩張卡片中所含圖形數量差值更大，也就是讓它們比較零和更大數時，比如「0」和「6」，它們選中「0」的成功率會更高一些。這意味著蜜蜂理解空集中元素的數量低於包含實際元素的集合。