Honigbienen

Australische und französische Forscher haben herausgefunden, dass Honigbienen einfache Rechnungen durchführen können. Hierfür bedarf es einer Reihe an Fähigkeiten wie das komplexe Management von Zahlen, im Langzeitgedächtnis abgespeicherte Regeln und ein Kurzzeit-Arbeitsgedächtnis. Die Erkenntnis, dass sogar das Miniaturgehirn einer Biene solch komplexe Leistungen erbringen kann, eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der künstlichen Intelligenz.

Es gibt viele Tiere, die das grundlegende Konzept von Zahlen verstehen. Diese Fähigkeit kann für überlebenswichtige Aspekte wie Nahrungssuche, Schwarmverhalten oder die Einteilung von Ressourcen nützlich sein. Allerdings wurde bisher nur bei wenigen Tierarten nachgewiesen, dass sie komplexere mathematische Aufgaben wie Addition und Subtraktion lösen können. Hierzu gehören Schimpansen, Orang-Utans, Rhesus-Affen, die südliche Grünmeerkatze, der Kongo-Graupapagei, Tauben und Spinnen. Durch die Arbeit der Forschungsgruppe um Prof. Adrian Dyer vom Royal Melbourne Institute of Technology konnten nun Honigbienen zur Liste der Tiere mit nachgewiesener Rechenfähigkeit hinzugefügt werden.

Rechenunterricht für summende Schüler
Um die mathematische Begabung der Bienen zu testen, mussten die Wissenschaftler ihre Schüler zunächst trainieren. Als Klassenzimmer diente ein experimentelles Set-Up in Y-Form, an dessen Eingang jeder Biene ein bis fünf blaue oder gelbe Elemente präsentiert wurden. Waren die Elemente blau, sollte die Biene ein Element addieren, bei gelb eines subtrahieren. Anschliessend musste sich die Biene zwischen den beiden Y-Armen und den darin gezeigten unterschiedlichen Anzahlen an Elementen für die richtige Lösung entscheiden. Lag sie richtig, wurde sie mit einer Zuckerlösung belohnt, lag sie falsch, erhielt sie eine bitterschmeckende Flüssigkeit. Um zu vermeiden, dass die Biene lernte, nur eine Seite auszuwählen, wurde die Seite mit der richtigen Lösung während des Experiments durch die Forscher zufällig verändert.

Lernerfolge im Laufe des Trainings
Am Anfang des Experiments wählten die Bienen zufällig eine Seite aus. Während 100 Versuchen in vier bis sieben Stunden lernten sie jedoch, der Lösung des Problems auf den Grund zu gehen, und entschieden sich immer häufiger für die richtige Seite. Unter Beweis stellen konnten sie ihre Lernleistung, als die Forscher ihnen nach Abschluss der Trainingsphase drei blaue oder gelbe Elemente präsentierten – eine Ausgangszahl, die während des Trainings zuvor nie verwendet wurde. Auch in diesem abschliessenden Test entschieden sich die Bienen grösstenteils für die richtige Option und zeigten damit, dass sie das gelernte Konzept von Addition und Subtraktion erfolgreich auf eine ihnen unbekannte Anzahl an Elementen übertragen konnten.

Kleines Hirn, grosse Leistung
Zwar ist es recht unwahrscheinlich, dass Bienen in ihrem natürlichen Lebensraum mit solch spezifischen Rechenaufgaben konfrontiert werden. Die kognitiven Voraussetzungen für das Bestehen des Mathetests dürften jedoch im Bienenalltag von ökologischem Nutzen sein: So können Bienen ihre Fähigkeiten, Regeln zu erlernen, diese mit visuellen Eindrücken zu verknüpfen und Entscheidungen basierend auf mehreren Gedächtnisphasen zu treffen beispielsweise dafür einsetzen, sich bei der Nahrungssuche an die vielversprechendsten Blumenfarben, - formen und -grössen zu erinnern. Wo genau im Bienengehirn die grundlegenden Prozesse für das Lösen der Rechenaufgaben ablaufen, ist noch ungeklärt. Jedoch konnten die Forscher mit ihrer Arbeit zeigen, dass Bienen im Gegensatz zu Primaten hierzu nicht auf grosse und komplexe Hirnbereiche angewiesen sind. Die Erkenntnis, dass sogar ein winziges Gehirn Platz für mathematische Operationen bietet, könnte dazu beitragen, das schnelle Lösen von Problemen durch künstliche Intelligenz weiterzuentwickeln.

Literatur
1. Howard, S.R., et al., Numerical cognition in honeybees enables addition and subtraction. Sci Adv, 2019. 5(2): p. eaav0961.
2. RMIT University. Bees can do basic arithmetic. ScienceDaily. ScienceDaily, 6 February 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190206200358.htm