Uma nova descoberta sobre como as abelhas usam seus movimentos de voo para facilitar um aprendizado e reconhecimento extraordinariamente precisos de padrões visuais complexos pode marcar uma mudança significativa no desenvolvimento da inteligência artificial de próxima geração, de acordo com um estudo da Universidade de Sheffield.
Ao construir um modelo computacional — ou uma versão digital do cérebro de uma abelha — os pesquisadores descobriram como a forma como as abelhas movem seus corpos durante o voo ajuda a moldar a entrada visual e gera mensagens elétricas únicas em seus cérebros. Esses movimentos geram sinais neurais que permitem às abelhas identificar de maneira fácil e eficiente características previsíveis do mundo ao seu redor. Essa habilidade significa que as abelhas demonstram uma precisão notável ao aprender e reconhecer padrões visuais complexos durante o voo, como aqueles encontrados em uma flor.
O modelo não apenas aprofunda nossa compreensão de como as abelhas aprendem e reconhecem padrões complexos por meio de seus movimentos, mas também abre caminho para a inteligência artificial de próxima geração. Ele demonstra que robôs futuros podem ser mais inteligentes e eficientes ao usar o movimento para coletar informações, em vez de depender de imensos recursos computacionais.
O Professor James Marshall, Diretor do Centro de Inteligência Artificial da Universidade de Sheffield e autor principal do estudo, afirmou: “Neste estudo, demonstramos com sucesso que até mesmo os cérebros mais diminutos podem aproveitar o movimento para perceber e entender o mundo ao seu redor. Isso nos mostra que um sistema pequeno e eficiente — embora resultado de milhões de anos de evolução — pode realizar cálculos muito mais complexos do que pensávamos ser possível”.
“Aproveitar os melhores designs da natureza para a inteligência abre as portas para a próxima geração de IA, impulsionando avanços em robótica, veículos autônomos e aprendizado em situações reais.”
O estudo, uma colaboração com a Queen Mary University de Londres, foi recentemente publicado no jornal eLife. Ele se baseia em pesquisas anteriores da equipe sobre como as abelhas utilizam a visão ativa — o processo pelo qual seus movimentos ajudam a coletar e processar informações visuais. Enquanto seus trabalhos anteriores observaram como as abelhas voam e inspecionam padrões específicos, este novo estudo fornece uma compreensão mais profunda dos mecanismos cerebrais subjacentes que impulsionam esse comportamento.
As sofisticadas habilidades de aprendizado de padrões visuais das abelhas, como a diferenciação entre rostos humanos, há muito são compreendidas; no entanto, as descobertas do estudo lançam uma nova luz sobre como os polinizadores navegam pelo mundo com uma eficiência aparentemente simples.
O Dr. HaDi MaBouDi, autor principal e pesquisador na Universidade de Sheffield, disse: “Em nosso trabalho anterior, ficamos fascinados ao descobrir que as abelhas utilizam um atalho de escaneamento inteligente para resolver quebra-cabeças visuais. Mas isso apenas nos disse o que elas fazem; para este estudo, queríamos entender como”.
“Nosso modelo do cérebro de uma abelha demonstra que seus circuitos neurais são otimizados para processar informações visuais não de forma isolada, mas através da interação ativa com seus movimentos de voo no ambiente natural, apoiando a teoria de que a inteligência vem da interação entre o cérebro, o corpo e o ambiente.”
“Aprendemos que as abelhas, apesar de terem cérebros não maiores que uma semente de gergelim, não apenas veem o mundo — elas moldam ativamente o que veem através de seus movimentos. É um exemplo belo de como ação e percepção estão profundamente entrelaçadas para resolver problemas complexos com recursos mínimos. Isso tem implicações significativas tanto para a biologia quanto para a IA.”
O modelo mostra que os neurônios das abelhas se ajustam finamente a direções e movimentos específicos à medida que suas redes cerebrais se adaptam gradualmente à exposição repetida a vários estímulos, refinando suas respostas sem depender de associações ou reforços. Isso permite que o cérebro da abelha se adapte ao seu ambiente simplesmente observando durante o voo, sem exigir recompensas instantâneas. Isso significa que o cérebro é incrivelmente eficiente, usando apenas alguns neurônios ativos para reconhecer coisas, conservando energia e poder de processamento.
Para validar seu modelo computacional, os pesquisadores submeteram-no aos mesmos desafios visuais enfrentados por abelhas reais. Em um experimento fundamental, o modelo foi desafiado a diferenciar entre um sinal de ‘mais’ e um sinal de ‘multiplicação’. O modelo apresentou um desempenho significativamente melhor quando imitava a estratégia das abelhas reais de escanear apenas a metade inferior dos padrões, um comportamento observado pela equipe de pesquisa em um estudo anterior.
Mesmo com apenas uma pequena rede de neurônios artificiais, o modelo mostrou com sucesso como as abelhas podem reconhecer rostos humanos, reforçando a força e a flexibilidade de seu processamento visual.
O Professor Lars Chittka, Professor de Ecologia Sensorial e Comportamental na Queen Mary University de Londres, acrescentou: “Os cientistas têm se fascinado pela questão de saber se o tamanho do cérebro prevê a inteligência nos animais. Mas essas especulações não fazem sentido a menos que se conheçam os cálculos neurais que sustentam uma determinada tarefa.”
“Aqui determinamos o número mínimo de neurônios necessários para tarefas de discriminação visual difíceis e descobrimos que os números são espantosamente pequenos, mesmo para tarefas complexas, como o reconhecimento de rostos humanos. Assim, os microcérebros de insetos são capazes de cálculos avançados.”
O Professor Mikko Juusola, Professor de Neurociência de Sistemas da Escola de Biosciências e Instituto de Neurociência da Universidade de Sheffield, disse: “Esse trabalho fortalece um corpo crescente de evidências de que os animais não recebem informações de forma passiva — eles as moldam ativamente.”
“Nosso novo modelo estende esse princípio ao processamento visual de alta ordem nas abelhas, revelando como a varredura impulsionada pelo comportamento cria códigos neurais comprimidos e aprendíveis. Juntas, essas descobertas apoiam uma estrutura unificada onde percepção, ação e dinâmicas cerebrais coevoluem para resolver tarefas visuais complexas com recursos mínimos — oferecendo insights poderosos tanto para a biologia quanto para a IA.”
Ao reunir descobertas sobre como os insetos se comportam, como seus cérebros funcionam e o que os modelos computacionais mostram, o estudo revela como o estudo de pequenos cérebros de insetos pode descobrir regras básicas da inteligência. Essas descobertas não apenas aprofundam nossa compreensão da cognição, mas também têm implicações significativas para o desenvolvimento de novas tecnologias.