загрузка...

Интеллект муравьев

  • 15.06.2010 / Просмотров: 7463
    //Тэги: мозг   Гордон   животные  

    Оказывается, некоторые виды муравьев обладают развитым «языком» и способны передавать информацию, прибавляя и вычитая небольшие числа в пределах пяти. Насколько присущи животным такие процессы, как познание, запоминание и принятие решений, сегодня после полуночи ученые из Новосибирска - доктор биологических наук Жанна Резникова и доктор технических наук Борис Рябко.

загрузка...







загрузка...

Для хранения и проигрывания видео используется сторонний видеохостинг, в основном rutube.ru. Поэтому администрация сайта не может контролировать скорость его работы и рекламу в видео. Если у вас тормозит онлайн-видео, нажмите паузу, дождитесь, пока серая полоска загрузки содержимого уедет на некоторое расстояние вправо, после чего нажмите "старт". У вас начнётся проигрывание уже скачанного куска видео. Подробнее

Если вам пишется, что видео заблокировано, кликните по ролику - вы попадёте на сайт видеохостинга, где сможете посмотреть этот же ролик. Если вам пишется что ролик удалён, напишите нам в комментариях об этом.


Участники


Резникова Жанна Ильинична — доктор биологических наук, профессор Новосибирского государственного университета и ведущий научный сотрудник Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск)
Рябко Борис Яковлевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной математики и кибернетики Сибирского Государственного Университета телекоммуникации и информатики (Новосибирск)
Оба собеседника — постоянные оппоненты и соавторы нескольких работ, представляют совершенно разные науки и направления: Жанна Резникова — поведение животных (экологические и эволюционные аспекты), Борис Рябко — теорию информации и криптографию. В течение последних 15 лет авторы опубликовали цикл работ, посвященных экспериментальному исследованию системы коммуникации и интеллекта муравьев, используя подход, базирующийся не на попытках прямой расшифровки их сигналов, а на идеях и методах теории информации. Было экспериментально доказано, что некоторые виды муравьев обладают развитым «языком» и способны считать и передавать информацию о числе объектов в пределах нескольких десятков, а также прибавлять и вычитать небольшие числа в пределах пяти. Это позволяет поставить муравьев по их интеллектуальным способностям на одно из первых мест не только среди беспозвоночных животных, но и среди позвоночных, включая таких животных как приматы и дельфины (оговоримся, что речь идет пока только о доказанных способностях; дело не в том, что муравьи «умнее» шимпанзе, а в методологических проблемах, возникающих при изучении интеллекта животных).

Расшифровка передачи


Александр Гордон. Я могу согласиться с исследо-
вателями, которые выясняют, до какой степени, гово-
ря простым языком, человеческого развития способ-
на дойти горилла, как научить её определённым обра-
зом общаться с экспериментатором и заставлять по-
вторять или выдумывать какие-то фразы. Но что же это
за метод определения интеллекта у муравьёв, вот это
меня, честно говоря, интересует больше всего.
Жанна Резникова. Я думаю, что эту задачу доволь-
но отчётливо поставил ещё Данте в своей «Божествен-
ной комедии», ну всего-навсего в 1320 году. Цитата
выглядит примерно так: «Так муравьи, столкнувшись
где-нибудь, потрутся рыльцами, чтобы дознаться, быть
может, про добычу иль про путь. Но только миг объ-
ятья дружбы длятся». То есть, Данте не сомневался в
том, что муравьи, сталкиваясь рыльцами, как это пере-
водчик Лозинский до нас донёс, какую-то информацию
друг другу передают. И с самого начала этого интере-
са к интеллекту и языку животных возникла проблема.
Проблема как бы поиска человека, поиска места чело-
века в этом мире, здесь действительно как-то неуютно.
Если здесь ещё нас потеснят насекомые. И проблема,
ну как бы двух точек зрения. Любопытно, что этим двум
точкам зрения уже больше двух тысяч лет. И они по-
стоянно боролись между собой. Грубо говоря, можно
сказать, что одна из них как бы принижала разум жи-
вотных и сводила его до очень простых реакций, а жи-
вотных как бы до неких машин. Другая – ну как бы воз-
вышала, и просто вопрос был в том, где же провести
вот эту границу между человеком и животными?
Борис Рябко. Представители точных наук тоже вы-
сказали свою точку зрения. Вот у основоположника те-
ории информации, который заслуженно считается ге-
нием, это Клод Шеннон, у него, правда, в русском пере-
воде я такую нашёл небольшую фразу, что прежде чем
пытаться найти внеземной разум и установить контакт
с внеземными цивилизациями, стоило бы попытаться
понять язык муравьёв, пчёл и других общественных
насекомых. Это с одной стороны. А с другой стороны,
теория сверхорганизма, то есть одна из теорий, объяс-
няющих устройство семьи общественных насекомых,
утверждает, что каждый элемент очень прост, то есть
каждая особь очень проста, она даже примитивна, что
это устроено примерно так же, как организм, допустим,
крупного животного, почему сверхорганизмом называ-
ется, а каждая клетка совершенно элементарна, по
крайней мере, по сравнению с целым. Эта теория ли-
шает, скажем, муравьёв и пчёл не только разума, но
даже в общем-то и сколько-нибудь сложного поведе-
ния.
Александр Гордон. То есть все вместе – да, а по отдельности – нет.
Борис Рябко. Да, да, как вот организм и клетки, клетка ведь
и не говорит, и не пишет, а вот организм может ну,
там стихи сочинять. Так что огромный разрыв. То есть
представители, скажем так, точных наук тоже придер-
живаются двух противоположных точек зрения.
Жанна Резникова. Ну, если очень коротко проследить эту борьбу
идей, то самое интересное может быть то, что это не
шло от простого к сложному, не было такого, что сна-
чала изучили простые реакции животных, а потом по-
няли, что животные могут решать сложные задачи. По
сути дела, научное воззрение на поведение, интеллект
и язык животных зародились в 19 веке, и одновремен-
но развивались две ветви. Их называют, стали назы-
вать в 20 веке бихевиоризм и гештальтизм, от слова
«бихевиор» – «поведение», хотя это ни о чём не гово-
рит, и «гештальт» – «образ», целостный образ. Исто-
рия была примерно такая. После выхода в свет кни-
ги Дарвина «Происхождение видов» и несколько позд-
нее – «Выражение эмоций у человека и животных», с
одной стороны, научное сообщество почти сразу увле-
клось идеей о том, что психические свойства человека
имеют эволюционные корни.
Но с другой стороны, некоторые последователи ока-
зали Дарвину не очень хорошую услугу, бросившись
сразу же подтверждать это, ну я бы сказала так, охот-
ничьими рассказами. Один из примеров, это книга Ро-
манеса «Ум животных». Это вызвало просто бурю, так
сказать, негативных эмоций. Потому что, вроде как это
опиралось на эволюционные воззрения Дарвина, но
основывалось главным образом на таких вот байках
лордов английских о том, какие умные бывают охотни-
чьи собаки и подохотничьи животные.
И, с другой стороны, почти сразу появилась, где-
то десятилетие спустя, книга Моргана «Сравнительная
психология животных», и родилось знаменитое Пра-
вило Моргана, которым исследователи руководствуют-
ся до сих пор: никогда не объясняй поведение живот-
ных с точки зрения более высоких функций, если ты
можешь объяснить его более просто. И вот этот на-
строй на экспериментальное, количественное иссле-
дование языка, коммуникации, интеллекта, поведения
животных получил развитие уже в конце 19 века. Нуж-
но сказать, что российские исследователи внесли в
это большую лепту. Через четыре года после выхода
в свет книжки Дарвина вышла в свет книга Сеченова
«Рефлексы головного мозга», и, кстати, Сеченов был
первым переводчиком и популяризатором Дарвина в
России.
И теория Павлова появилась в самом начале 20 ве-
ка. Идеи Павлова попали на благодатную почву. Име-
ется в виду теория условных рефлексов, которая полу-
чила широкое распространение после лекций Павло-
ва, прочитанных им в Мадриде и в Лондоне. Павлов к
этому времени, в 1904 году получил уже Нобелевскую
премию.
Эта теория о том, что поведение животных может
управляться условными рефлексами, нашла горячий
отклик в умах западных исследователей, поскольку
они были уже подготовлены к такому несколько ме-
ханистичному взгляду на поведение животных. И вот
отсюда можно как бы проследить развитие вот этой
первой ветви, которая объясняет поведение животных,
всех животных, тут уже и насекомые подключились, с
точки зрения стимулов и реакций.
К 60-м годам 20 века уже тонны литературы просто
погребли под собой огромное количество исследова-
телей и животных, которые, правда, в отличие от па-
вловской собаки, помещённой в станок, помещались в
так называемые «проблемные ящики», где они долж-
ны были открывать задвижки или дёргать за ниточки.
Вот как Красная Шапочка, дёрнешь за ниточку…
Александр Гордон. Дверка и откроется.
Жанна Резникова. Вот. Но животные не видели, что они делают, и
никто не ожидал от них того, что они будут понимать,
как действует этот механизм, они действовали мето-
дом проб и ошибок. И один из апологетов этого на-
правления, Скиннер, прожив очень долгую, очень пло-
дотворную в этом плане жизнь, он, по сути дела, за-
ложил целый пласт культуры бихевиоризма. То есть
он считал, что поведением животных и человека впол-
не возможно управлять, управлять с помощью после-
довательности стимулов и реакций, последовательно-
сти, так сказать, награждения правильных реакций. Ка-
рен Прайор, например, была одной из самых последо-
вательных последователей Скиннера, то есть она тоже
считала, что поведением животных можно управлять.
И в итоге пришла к очень интересной теории творче-
ского поведения животных. То есть её результаты пока-
зали, что воздействуя на животных с помощью стиму-
лов и реакций, в конце концов, можно поставить перед
ними задачу демонстрировать то, на что они в принци-
пе способны, и животные начинают изобретать новые
движения и демонстрировать их исследователю. Так,
можно сказать, сомкнулись эти две ветви исследова-
ний. О второй я хочу сказать, что она основана на со-
всем другом подходе, и зародилась тоже почти одно-
временно с первой, то есть в начале 20 века на остро-
ве Тенериф, куда был во время Первой мировой вой-
ны интернирован Вольфганг Кёллер, немецкий иссле-
дователь, который завёл там первую в мире колонию
обезьян, в 25 году появилась его книга «Ум обезьян». И
он как раз ставил перед животными такие задачи, при
которых Красная Шапочка, дёргая за верёвочку, видит
весь механизм. То есть животные видели, что к чему
может привести. И вот эта знаменитая, я думаю, всем
известная пирамида из ящиков, которую строят обе-
зьяны для того чтобы достать банан с потолка, это од-
на из многочисленных задач, которые Кёллер ставил
перед своими животными.
И таким образом можно сказать, что эти две вражду-
ющие одно время между собой точки зрения в насто-
ящее время как бы продолжают спорить. Сейчас уже
нет такой войны, какая была в 50–60-е годы между ни-
ми, но вот этот вопрос, он всё ещё остаётся, вопрос о
том, какое же место отвести животным по отношению
к человеку, есть ли какая-то резкая грань, отделяющая
человека от животных? И вот если мы сейчас найдём
место муравьям и вообще насекомым в этой системе,
то, я думаю, наша задача сегодня будет решена.
Александр Гордон. Я очень хочу, чтобы мы нашли место мура-
вьям, тем более что, если я правильно помню один
факт из зоологии, что из всех насекомых общая масса
только муравьёв, которые живут на земле, равна мас-
се всех млекопитающих или даже превосходит массу
всех млекопитающих, включая людей, слонов, дель-
финов, китов и так далее. То есть их много.
Жанна Резникова. Да, безусловно, это огромная живая масса, по-
крывающая планету. И я сразу должна сказать, что,
если мы будем искать разум в каждом из десяти тысяч
видов муравьёв, мы его, к сожалению, не найдём. Ведь
число видов муравьёв примерно равно числу видов
живущих птиц. Но всё-таки это огромное разнообра-
зие муравьёв по своему поведению укладывается, ну,
в достаточно простые рамки. И мы можем найти интел-
лектуальные возможности только у своеобразных му-
равьиных приматов. Это будет, я думаю, ну, примерно
1%, как я могу предсказать, от живущих ныне видов.
Александр Гордон. То есть там тоже есть некая эволюционная лест-
ница, если говорить об интеллекте?
Жанна Резникова. Да, есть, по крайней мере, большое разнообра-
зие. Среди муравьёв это очень немногие виды, кото-
рые представляют очень сложные социальные струк-
туры, и обладают очень большим, так сказать, биоло-
гическим прогрессом, у них очень большие ареалы, то
есть они широко распространены, у них как раз огром-
ная биомасса, и у них очень хорошо развитая социаль-
ная структура. Вот к таким муравьиным приматам, ко-
торые строят большие муравейники, относятся те, ко-
торые живут бок о бок с нами, что в Сибири, что в Евро-
пе, это, скажем, рыжие лесные муравьи. Здесь масса
аналогий. Это большие, ну как бы так сказать, города.
Это дороги, разветвлённые, с двусторонним движени-
ем, это как бы домашние животные или другие насе-
комые, от которых муравьи культивируют, за которы-
ми ухаживают и у которых они получают сладкие вы-
деления. Это распределение ролей, иерархия, ну даже
как бы личное распознавание в пределах небольших
групп.
Александр Гордон. С трудом представляю себе приматов, кото-
рые разводили бы для своего удовольствия каких-ни-
будь крыс или мышей, которых потом бы поедали. Или
устраивали бы птичьи фермы, яйца которых они потом
бы ели. А тлиные фермы у муравьёв – это вещь уни-
кальная, в общем.
Жанна Резникова. Да, вы совершенно правы. Есть, конечно, ещё
аналогии и отличия, но в частности, одна из работа-
ющих аналогий, это любовь к труду, она у человека и
у муравья небольшая. Муравьи стремятся как можно
больше отдыхать. Отдыхают они, покачиваясь на но-
гах, стоя в таком своеобразном трансе, может быть,
предаваясь ходу каких-нибудь своих муравьиных мы-
слей, что нам, конечно неведомо. Но так же, как и че-
ловек, они стремятся сэкономить как можно больше
времени и усилий для того, чтобы предаться вот это-
му, может быть, не совсем понятному для нас отдыху.
Вот это ещё одна, так сказать, аналогия, которая, ну
по крайней мере, поможет нам ближе понять муравья
и принять его некоторое интеллектуальное сходство с
высшими позвоночными животными.
Александр Гордон. С обезьяной я могу договориться, взяв её на
воспитание с детских лет, с младенчества, научить её
одной системе языков или другой. Ну, и морфологиче-
ски мы очень близки друг другу, и крупность почти та-
кая же у неё. Я могу отслеживать её эмоциональные
реакции и какие угодно. А как быть с таким скоплением
индивидуумов? Как с ними работать-то?
Жанна Резникова. Это ключевой вопрос. И я думаю, что по сути
дела, метод будет, наверное, положен в основу наше-
го разговора. Нужно сразу сказать, что все существен-
ные достижения при изучении языка и интеллекта жи-
вотных появлялись тогда, когда появлялся какой-то но-
вый метод. Вот тогда всегда появлялся какой-то некий
прорыв. И, наверное, нужно начать с того, что для того
чтобы изучить интеллект животных, очень трудно от-
делить интеллект от системы коммуникации, особен-
но когда изучаешь общественных животных. И может
быть как раз именно это и удобно, изучая систему ком-
муникаций, по её возможностям понять интеллект её
носителей. Даже можно, наверное, выразиться менее
осторожно, интеллект носителей языка. В общем-то,
интеллект всегда связан со степенью сложности ком-
муникации.
Александр Гордон. Важное допущение. То есть всё-таки коммуни-
кацию у насекомых, у муравьёв, вы считаете языком?
Борис Рябко. Это же общественное насекомое, конечно, это
именно сообщество. Ну, сегодня мы объясним, что это,
наверное, язык и есть.
Жанна Резникова. В этом плане – да. Конечно, я не ставлю знак
равенства между коммуникацией и языком. Если по-
артиллерийски брать проблему в «вилку», то как бы бу-
дет, с одной стороны, членораздельная речь, всё-таки
прерогатива человека, а с другой стороны, коммуника-
ция, которая, в принципе, является непременным атри-
бутом общественных животных любого ранга и любого
уровня. Даже когда лиса съедает зайца, это, в общем,
тоже в какой-то степени процесс коммуникативный.
Язык – это более плодотворное понятие для изуче-
ния. Ну, я, наверное, не буду вдаваться в определение
языка. Хотя бы потому, что, скажем, если взять широ-
ко известную книгу Ноама Хомски, известного амери-
канского психолингвиста, то её первая глава вся по-
священа просто перечислению разных определений
языка. Ну, интуитивно ясно, что сложно организован-
ная система передачи абстрактной информации с по-
мощью символов и обладающая некоторыми другими
свойствами, о которых сегодня пойдёт речь, наверное,
может быть присуща только определённым высокоин-
теллектуальным видам животных, среди которых, на-
верное, мы придём сегодня к этому выводу, окажутся
и муравьиные приматы. Отнюдь не все десять тысяч
видов, а только вот этот вот, по всей видимости, один
процент.
Для того чтобы приступить к изучению языка живот-
ных, возможно, по меньшей мере, три подхода. Пер-
вый из них – это попытки прямой расшифровки сигна-
лов. Если мы прямо расшифруем некоторые сигналы,
может быть, мы поймём, так сказать, всю сложность
общения животных и составим представление об их
интеллекте. Это сложная задача, но Данте её поста-
вил, как мы помним, около 700 лет назад. Её, видимо,
вполне решил Карл фон Фриш, широко известный сво-
ими исследованиями и книгами, посвящёнными симво-
лическому языку танцев медоносной пчелы.
Очень драматическая история у этого открытия.
Фриш всю свою жизнь посвятил исследованию вопро-
са о том, как животные воспринимают окружающую
среду и как они общаются с ней и между собой. Его
жизнь была организована так, что зимой он занимался
рыбами, а летом пчёлами, и всё, что он открыл и на
рыбах, и на пчёлах, и даже ещё в школьном возрасте
на актиниях, всё шло вразрез с существующими тогда
понятиями об интеллекте и языке животных. Если со-
средоточиться на пчёлах, то расшифрованные им тан-
цы пчёл появились в виде публикации уже в начале 20-
х годов. И сначала всё было спокойно, просто этого ни-
кто не замечал, поскольку всё было опубликовано по-
немецки, и он спокойно продолжал исследовать сигна-
лы пчёл. Но это вызвало огромную дискуссию в 50-е
годы, когда была опубликована его книга и цикл работ
по-английски. И вот тогда-то исследователи позвоноч-
ных животных, видимо, впервые поняли, что придётся,
наверное, потесниться с представлениями об интел-
лекте животных. По выражению Менинга, автора одно-
го из лучших учебников по поведению животных, такое
скромное создание, как медоносная пчела, по всей ви-
димости, обладает символическим языком.
Фриш ставил свои эксперименты в стеклянном улье,
где он видел, как пчела-разведчица, найдя какое-то бо-
гатое место, возвращается и описывает на сотах что-то
вроде восьмёрок. В результате оказалось, что с помо-
щью таких танцев в улье пчела сообщает остальным
пчёлам – фуражирам – куда нужно лететь за пищей.
Ну, на самом деле, восьмёрки эти пресловутые не так
важны. У пчелиного танца, как потом выяснилось, по
меньшей мере, одиннадцать параметров. Это прежде
всего ось танца на сотах. Угол, который она составляет
по отношению к вертикали, соответствует углу между
направлением на пищу и направлением на Солнце. По
мере того как Солнце сдвигается к западу, сдвигается
и ось танца в улье. Кроме того, важна скорость, с ко-
торой движется пчела, а также остальные такие пара-
метры, как виляние брюшком, движение из стороны в
сторону, звуковые компоненты и даже запах, все они
сообщают пчёлам о том, в какую точку пространства
лететь. И пчёлы действуют как такие маленькие само-
наводящиеся ракеты. То есть, они летят сначала по за-
данному направлению и, когда они уже близки к цели,
тут включается как бы память о запахе, который они
чувствовали в улье, когда танцевала пчела-разведчи-
ца. И они находят эту точку в пространстве. Находят, не
летя за пчелой, это ж невозможно. Вы представляете,
как пчела как точка исчезает в синем небе, её не вид-
но. Они находят, пользуясь системой дистантного на-
ведения. Это редчайший случай описания дистантно-
го наведения у животных. То есть, когда животные ис-
пользуют информацию абстрактного характера, и это
не пахучий след, по которому надо бежать, не развед-
чик, за которым надо идти, а это какая-то информация,
пользуясь которой, они находят цель. И вот сама по
себе дискуссия о том, а правда ли это, а может быть
пчёлы оставляют какие-то молекулы запаха за собой,
по которым ориентируются фуражиры, длилась с 50-
х до начала 90-х годов, несмотря на то, что в 73-м го-
ду Фриш получил Нобелевскую премию вместе с Нико
Тинбергеном и Конрадом Лоренцом, три этолога полу-
чили Нобелевскую премию. Это такой известный и за-
мечательный факт.
Но только в начале 90-х годов была поставлена точ-
ка в этой дискуссии. Это просто совершенно замеча-
тельная история. На той же самой земле, датской, на
которой родился искусственный соловей, механиче-
ский, описанный Андерсеном, другой Андерсен, инже-
нер, используя идею и экспериментальный подход Ак-
селя Михельсона, сделал искусственную пчелу, робо-
та. И вот эта искусственная пчела передавала уже за-
данные человеком сигналы в ульи. Пчела – робот, ко-
нечно, оставалась на месте. Руководствуясь её сигна-
лами, пчёлы-сборщицы летели к тому месту, которое
она им указывала. Это была не первая пчела-робот,
сделанная для этой цели, но она была самая совер-
шённая. Вообще пчёлы-роботы делались с начала 50-
х годов, в том числе и у нас Лопатина делала интерес-
ную модель. Но самая работающая, так сказать, очень
тонко технически оснащённая, была сделана в Дании.
И вот она поставила точку на том, что символический
язык танцев у пчёл действительно существует.
Александр Гордон. Тут важно ещё вот что понять. Пчёлы рождают-
ся со знанием этого языка или они научаются ему на
протяжении жизни в улье?
Борис Рябко. Это уже второй вопрос. Этот язык существует в
любом случае.
Жанна Резникова. Это интересно, ну страшно интересно. И вопрос
ведёт нас страшно далеко. Вы даже не представляе-
те себе, как далеко. Дело в том, что логически на него
можно было бы ответить так. То есть, вы хотите от ме-
ня, наверное, услышать, что да, пчёлы выучивают этот
язык, также как и человек, поскольку человек, так ска-
зать, обучается языку в процессе жизни. Но на самом
деле существуют теории, основанные на том, что и у
человека грамматический строй языка является вро-
ждённым. Что же тогда эта пчела, ну, врождённый язык
у неё и врождённый. Поэтому давайте лучше это оста-
вим.
Александр Гордон. Хорошо, оставим. Тогда ещё один вопрос. Этот
язык унифицирован для всех пчёл-медоносов, или он
отличается от улья к улью?
Жанна Резникова. Это более лёгкий вопрос. Ну, можно сказать
так. Некоторая врождённая матрица несомненно су-
ществует. И она включает в себя, пожалуй, большин-
ство основных известных компонентов языка. Нужно
сказать, что расшифровано далеко не всё, по-видимо-
му, богатство пчелиного языка, которое существует, так
сказать, в природе.
Александр Гордон. Разумеется, потому что, кроме того чтобы за-
дать направление, расстояние, нужно сообщить о вра-
гах, нужно дать какую-то ещё необходимую информа-
цию.
Жанна Резникова. Существует ещё загадка Фриша. Вот мы были
недавно на конференции, на которой этот вопрос воз-
ник.
Борис Рябко. Ну, вопрос очень старый.
Бывают такие ситуации, когда хорошая поляна, до-
пустим, с цветами, где много нектара, находится, ска-
жем, за холмом. Так вот, одна пчела передаёт в
улье другим направление, расстояние. Информацию
об этом. Но, по-видимому, что-то ещё. Потому что
пчёлы, которые получили эти сведения, они не летят
над холмом, а облетают его. И у некоторых специали-
стов создаётся впечатление, что вообще не весь их
язык понят. На самом деле, вопрос можно поставить
так. Наверное, просто люди слишком примитивны, что-
бы понять сложный язык пчёл или других животных.
Мы всё пытаемся с нашим подходом подойти. Вот сде-
лать, допустим там, англо-волчий словарь. Или, ска-
жем там, тувинско-пчелиный. И пытаются найти слова,
найти фразы, но это, на самом деле, практически не-
возможно. Ведь, насколько я знаю, была же масса по-
пыток расшифровать так называемый гипотетический
язык муравьёв. Но представляете, какие это трудно-
сти. Это, во-первых, технически. Это надо всё заснять.
Причём, там же их много муравьёв. Значит, с разных
точек. Масса технических проблем, ну это ладно. А са-
мое-то трудное, где у них начало фразы, где конец
фразы. Что имеет отношение к сообщению, а что –
нет, может быть, там какие-то там движения означа-
ют «пойдём вместе», а может быть, он просто чешется
там или что-то ещё.
Александр Гордон. То есть, какой шум там ещё стоит.
Борис Рябко. Да, представьте, что мы, например, наблюдаем
чайную церемонию у японцев.
Александр Гордон. И пытаемся расшифровать её и перевести на
русский язык.
Борис Рябко. И мы пытаемся составить русско-японский сло-
варь. Хотя всё-таки здесь два эти объекта много ближе.
Жанна Резникова. Здесь всё же речь идёт об одном виде.
Борис Рябко. Да, это один вид. Но мы не понимаем смысла
этой церемонии. Мы не понимаем, может быть, они
там, когда они кивают специфически, то, может быть,
говорят этим что-то, передают, скажем, привет от ба-
бушки. А где начало и конец слов и фраз, нам не по-
нятно, ведь структура японского языка отличается от
европейских. Поэтому на самом деле это очень труд-
но. И даже, наверное, практически невозможно.
Александр Гордон. Понятно. Но, в принципе, от улья к улью, от му-
равейника к муравейнику язык чуть-чуть разнится. Ма-
трица одна, а диалект не известен.
Борис Рябко. Про муравьёв не известно.
Жанна Резникова. Ну, про муравьёв действительно не известно,
но что касается пчёл, на самом деле показано, что
пчёлы из разных местностей используют что-то вро-
де диалектов. Поэтому здесь на этот вопрос, по край-
ней мере, можно ответить. Пусть даже мы не предста-
вляем всех возможностей языка пчёл. Но вот то, что
у них существуют диалекты, наверное, сказать мож-
но. Это совершенно замечательное открытие, каза-
лось бы, может вдохнуть в нас, так сказать, энтузиазм
по поводу расшифровки языков. Если так здорово по-
лучилось с пчёлами, то почему бы и не взяться на са-
мом деле составлять словари, о которых Борис гово-
рил. Вот, скажем, если речь зашла об англо-волчьем
словаре, то такой словарь как раз пытались составить
в 60-х годах. В частности, норвежский исследователь
Теберге выражался об этом примерно так. Что нужна
такая ситуация, когда совершенно определённый сиг-
нал соответствует совершенно ну, так сказать, опре-
делённому случаю.
Александр Гордон. Не может быть истолкован по-другому.
Жанна Резникова. Да. Представим себе, что в окно падает уве-
систый кирпич. Ну что вы скажете на это, это будет,
примерно, ясно. Да, мы без труда расшифруем. Может
быть, там есть какие-то диалектные оттенки. Но, при-
мерно, можно подставить, что человек скажет об этом.
Александр Гордон. Смысловые нагрузки будут очевидны.
Борис Рябко. Неоднозначно тоже. Даже здесь это неодно-
значно.
Жанна Резникова. Тут я с большим оптимизмом смотрю. Ну да,
оптимистично будем смотреть.
Борис Рябко. Это довольно неоднозначно.
Александр Гордон. Ну, пусть не камень в окно, а молоток на боль-
шой палец ноги.
Жанна Резникова. По крайней мере, вот хотя бы одно волчье сло-
во, только у них это сигнал одиночества. Это слово и
было расшифровано. То есть, здесь тоже такой случай,
когда очень, так сказать, однозначная ситуация и по-
стоянно повторяющийся сигнал.
Вернёмся к ситуации с пчёлами. Пчёлы очень хотят
есть. От этого зависит вся, так сказать, их жизнь в улье.
И они летят по наводке разведчицы туда, куда она по-
казывает, пусть даже мы не совсем представляем, как
это делается. Это один случай удачной расшифровки
языков животных. И второй – это уже несколько более
поздний, относится к 60-м годам. Это акустические сиг-
налы верветок. Это зелёные мартышки, которые име-
ют различные средства выражения для обозначения
различных хищников. При виде орла они издают сигна-
лы одного рода, при виде змеи – другой и при виде лео-
парда, их извечного врага, – третий сигнал. Сигналы
достаточно хорошо различаются и достаточно хорошо
соответствуют ситуациям. То здесь мы видим тот же
самый случай. Когда ситуации и сигналы достаточно
простые и достаточно хорошо отличающиеся. Это не
то что на самом деле у муравьёв. Масса разных движе-
ний усиками, щупиками, ногами, и тут ничего простого
никак быть не может. Но что касается акустических сиг-
налов, то после того как Струзейкер в 60-х годах, а Се-
фард и Чини в конце 80-х, более, так сказать, технично
провели эти исследования, подобные сигналы тревоги
были найдены ещё у нескольких животных. И пожалуй
что, вот это и всё. Вот два таких случая успешной рас-
шифровки языка животных. И дальше тишина. Просто
потому, что это технически очень сложно.
И ещё есть другой чрезвычайно плодотворный под-
ход, который очень много дал понять о языке и интел-
лекте животных. Это эксперименты с языками-посред-
никами. Когда мы не пытаемся расшифровать язык жи-
вотных, но пытаемся научить их либо непосредствен-
но нашему языку, либо какому-то переходному языку,
для того чтобы с ними договориться.
Борис Рябко. Дельфины тоже осваивают языки, искусствен-
ные. Искусственные для дельфинов, языки-посредни-
ки. Но ещё некоторые виды, попугаи осваивают даже
английский язык, причём, не просто, как выяснилось,
повторяют, они даже им владеют и могут что-то объяс-
нить о внешнем мире.
Жанна Резникова. Ответить на вопрос, сколько каких предметов,
сколько из них кожаных, белых и так далее.
Борис Рябко. То есть это могут попугаи на английском. Да.
Но при всём при том неизвестно, существует ли у них
естественный язык, в природе. Вот у тех же там круп-
ных обезьян, у тех же попугаев…
Александр Гордон. Их способность научиться языку-посреднику
или даже человеческому языку не означает, что у них
может быть язык.
Борис Рябко. Да. И просто единственный язык, который рас-
шифровали, как сказала Жанна, это язык мартышек,
который на самом деле, по-видимому, всё-таки очень
прост… По-видимому, так и есть. Его поэтому и уда-
лось расшифровать. И язык пчёл, из которого, похоже,
что удалось расшифровать довольно простой только
фрагмент.
Похоже, что на самом деле к языку животных нужен
другой подход, который базируется на идеях теории
информации. Это третий подход и есть – первый – по-
пытки прямой расшифровки, второй – использование
языков-посредников, а третий – использование идей и
методов теории информации.
Александр Гордон. Вам и карты в руки. Говорите осторожнее те-
перь.
Борис Рябко. Теперь я уже буду подбирать слова… Эта нау-
ка появилась в начале ХХ века, на наших, можно ска-
зать, глазах. И значит, было количественно определе-
но, что же такое информация. Причём эта теория бле-
стяще описывала существующие и далее конструиру-
емые технические системы. И было осознано, что, в
общем, все системы, в том числе и язык человека,
все системы коммуникации существуют для того, что-
бы именно передавать информацию, а не только для
того чтобы рассказывать сказки на ночь или ещё что-
то. По крайней мере, они хорошо для этого приспосо-
блены, и в основном они для этого, то есть для переда-
чи информации, и создавались. И если уж они для это-
го и созданы, то дальше естественный вопрос, есте-
ственная мысль возникла – попробовать понять, не пе-
редают ли информацию, скажем, общественные насе-
комые, такие как муравьи, которые, к счастью, не ле-
тают, то есть с ними легче работать в этом смысле.
Суть подхода, который придумали мы, такова. Со-
здавалась такая ситуация в эксперименте, когда мы
сами определяли, какое количество информации му-
равьи должны передать, для того чтобы найти себе
еду. Причём им очень хотелось это сделать. Это, в об-
щем, вопрос жизни и смерти, мотивация была очень
высокая. Первые опыты ставились в 1982 году ещё.
Муравьи передавали друг другу сведения о координа-
тах кормушки с сиропом. Причём, ну, вот, может быть,
взглянуть на этот самый лабиринт, это первый… Пер-
вая самая установка.
Александр Гордон. Давайте посмотрим, на чём учёные делают свои
эксперименты.
Жанна Резникова. Да, на пластилиновых шариках и пластиковых
трубочках.
Борис Рябко. Представляете, сколько стоит, например, заве-
сти шимпанзе десяток? И кормить, и охранять. А мура-
вей… Они вообще в лесу живут. Так что это…
Александр Гордон. Итак, что мы сейчас видим перед нами?
Борис Рябко. Это лабиринт, бинарное дерево, можно сказать,
классический. Такие лабиринты использовались в 82-
м году. Значит, вот там, на дне, вода, потому что мура-
вей, к счастью, не плавает. Они только ходят.
Жанна Резникова. Давай, ты рассказываешь о том, что такое бит
информации, а я рассказываю, как на дне вода, и как
муравьи ходят, всё такое.
Так что давай сначала начнём с общей задачи.
Борис Рябко. …муравей. Вот видите, там раз, два, 8 листьев.
Бинарное дерево называется. Значит, есть развилки,
но последние из них – это листья. Вот на каждом из
этих листьев была укреплена кормушка, то есть кусо-
чек на самом деле ваты. Все ватки с водой, а ровно
одна с сиропом.
Александр Гордон. То есть из 8 вариантов был 1.
Борис Рябко. Да. И вот если, допустим, я, как муравей, хочу
рассказать вам, где же там эта кормушка, я вам скажу,
что…
Александр Гордон. Второй слева.
Борис Рябко. Сначала лево, например, лево, потом право,
право. Тогда, значит, вам станет понятно, где эта кор-
мушка. И тем самым я передал 3 бита информации.
Если там право – право – право, тоже 3 бита инфор-
мации.
Александр Гордон. Или всё время прямо.
Борис Рябко. Но или мы можем придумать, например, так, что
просто все листья конечные будут по-разному назы-
ваться. Вот тот лист у нас будет называться коньяк, до-
пустим, вот тот левый – будет называться виски, ещё,
значит, придумаем 8 слов. Но суть в том, что всё это –
всё равно 3 бита информации. Природу не обманешь.
Вот как бы мы там их ни называли. Ну, для примера,
эти 8.
Пусть у них будут такие имена: «Веточка та, где вче-
ра был сироп». Или там, где вот на той неделе был си-
роп. Можно такие фразы использовать, но всё равно
передаются те же 3 бита информации, вот в чем вся и
прелесть. Мы совершенно не должны думать о строе
языка, о словаре, о чём-то ещё.
Александр Гордон. Передаётся 3 бита информации. Право – право
– лево.
Борис Рябко. Да, в экспериментах подбрасывалась монета, я
только это скажу о ходе опытов. Вот когда устанавли-
валась кормушка одна, сначала же подбрасывалась
монета три раза. Если было 3 звена. Вообще были де-
ревья от одной развилки, то есть совсем маленькие, до
шести. Но вот здесь вот три развилки и соответственно
три бита. Потом это дерево долго ещё там специаль-
но в контрольных опытах мучили вот именно с тремя
развилками. Но, это уже сама биологическая часть, её
лучше расскажет Жанна.
Жанна Резникова. Для того чтобы представить себе, как это всё
делалось, нужно сказать, что муравьи жили на лабора-
торной арене величиной примерно с письменный стол.
Ну, примерно как в рассказах Лема, когда учёные для
своего удобства моделировали цивилизации, все бо-
лее и более маленькие. И вот мы такую оптимальную
нашли размером с письменный стол. И эта арена была
разгорожена на две части. В одной части живут мура-
вьи, они живут в прозрачном стеклянном, не гробу, чуть
было не сказала, а гнезде. Это что-то вроде такой про-
зрачной шкатулочки с выдвижными ячейками. Так что
в принципе всё видно. И эта часть арены, на которой
они живут, отделяется от экспериментальной довольно
высокой перегородкой, на которую ведёт мостик. Сна-
чала они должны по мостику перейти на рабочую часть
арены, вот за которой гнёзда уже не видно, а потом уже
по второму мостику попасть на саму установку, вот в
эту вот кювету с водой. Дальше они должны найти кор-
мушку. Ну, это всё бы происходило очень долго, если
бы мы в предварительных экспериментах не выявили
активно работающие группы, что является само по се-
бе, может быть, небольшим, но, так сказать, открытием
в этой области. Дело в том, что, как оказалось, когда та-
ким сложно организованным муравьям как рыжие лес-
ные, ставят простую задачу, то ничего там в этом ха-
осе разобрать нельзя. Они скопом бегут и скопом на-
ходят. Но если задача сложная, то здесь можно наблю-
дать довольно чётко организованную структуру. Нахо-
дят в сложных ситуациях, скажем, пищу разведчики. И
каждый разведчик, как оказалось в предварительных
опытах, общается только со своей небольшой группой
фуражиров. С другими он не общается. Эта группа фу-
ражиров примерно от 4 до 10 особей, которые специ-
ально его ждут. Вот в предварительных опытах мы вы-
являли таких разведчиков, выявляли их группы и мети-
ли их цветными пятнышками. Так что дальше было уже
легче. После чего уже в текущих опытах можно было
взять разведчика и посадить его на кормушку с сиро-
пом. То есть просто ускорить этот процесс. Если раз-
ведчику предоставить возможность искать самостоя-
тельно, это будет очень долго, особенно в случае с тре-
мя развилками – это уже практически бесконечность.
Если муравей ищет больше, чем полтора часа, он те-
ряет интерес к данному, так сказать, объекту. После то-
го как мы муравья сажаем на кормушку с сиропом, мы
даём ему возможность выучить эту дорогу. Как прави-
ло, он не запоминаете её с первого раза. Разведчик
бежит к гнезду и тогда, в то время когда он находит-
ся в гнезде, мы можем заменить эту установку на но-
вую. Для того чтобы не использовался пахучий след,
мы заменяем эту установку, их можно лепить много,
на совершенно свежую. Поэтому, когда муравей при-
ходит, он видит идентичную установку, но там, так ска-
зать, никаких следов уже не остаётся. Обычно развед-
чику требуется 3–4 раза для того, чтобы запомнить до-
рогу в том случае, когда там 3 или 4 развилки. И после
этого он начинает довольно активно общаться со сво-
ей группой фуражиров, придя в гнездо. Они уже при-
готовлены. То есть они видят, что их разведчик бегает
и приносит корм. Вот после того как это общение уже
начинается, мы можем зафиксировать время. Время,
которое тратит разведчик на общение с фуражирами.
И после того как он с ними пообщался, и мы видим, что
группа выходит к этому мостику и движется компактно,
мы разведчика изымаем пинцетом и отсаживаем в ба-
ночку. Он там спокойно сидит, ничего мы там ему не
делаем. Группа должна найти эту кормушку, пример-
но так же как пчёлы пользуются указаниями разведчи-
ка, то есть, получив информацию. Поскольку дерево
мы при этом в очередной раз заменили, там никакого
пахучего следа не должно быть, кроме того, мы даже
убрали кормушку. Чтобы сироп, хотя он как бы, может
быть, и слабо пахнет, но чтобы и этого фактора тоже
не было. Они приходят на пустую веточку и сразу же
получают от нас кормушку с сиропом, чтобы они не ра-
зуверились в нас.
Александр Гордон. Чтобы не побили разведчика.
Жанна Резникова. Да, да. И это тоже правильно, чтобы не побили
разведчика. Поэтому здесь важно зафиксировать вот
такой момент. Во-первых, муравьи могут использовать
только один способ передачи и получения этой инфор-
мации. То есть мы исключаем все остальные.
Александр Гордон. Запах исключается.
Жанна Резникова. Запах исключается. Во-вторых, мы измеряем
время, которое тратит муравей-разведчик на общение
с этими фуражирами.
Александр Гордон. На передачу 3 бит информации.
Жанна Резникова. Как он при этом общается – нам неважно. Мо-
жет быть, он при этом ещё что-то выкрикивает, ка-
кие-то, может быть, даже лозунги.
Александр Гордон. Может быть, говорит о качестве пищи, о количе-
стве её.
Жанна Резникова. Да. Мы измеряем только время. И это чисто эм-
пирический подход. Мы знаем, сколько времени затра-
чено на передачу скольких бит информации в этом слу-
чае. Вот так вот это чисто биологически выглядит…
Александр Гордон. А в этих экспериментах ошибки были? То есть
бывало такое, что разведчик неверно объяснял доро-
гу?
Борис Рябко. Да, бывали ошибки. Ну, во-первых, у одних раз-
ведчиков бывало много ошибок, у других мало. Неко-
торые вообще были или опытные, или умные, или с
хорошей памятью, наверное, скорее всего. Некоторые
были вообще не способны… просто бесполезно бы-
ло, они не могли передать, скорее всего, запомнить не
могли. Значит, дальнейшие опыты с ними не проводи-
лись. Но многие разведчики запоминали до 6 последо-
вательностей поворотов, и у них процент ошибок был
очень небольшой. Ну и всё это было, конечно, стати-
стически обработано и опубликовано в приличных жур-
налах. Это всё нормально.
Жанна Резникова. Даже существуют количественные данные, что-
бы ответить на ваш вопрос более подробно. Если пре-
доставлялась простая задача, то практически все раз-
ведчики могли с ней справиться. Если сложная, ну, на-
чиная с трех развилок, она уже сложная, то с ней спра-
влялось, ну, где-то около половины разведчиков, ко-
торые работают в данной лабораторной семье. И на-
конец, при шести развилках с такими задачами спра-
влялись уже только единичные разведчики. Лучше так
сказать. Что касается ошибок, то мы просто эмпириче-
ски, ну, как бы положили себе некоторые пределы. Это
ведь животные и животные, как мы сейчас видим, до-
статочно сложно устроенные. У них могут быть, навер-
ное, и собственные ошибки и какие-то настроения. То
есть далеко не всегда группа механически, прямо вот
таким компактным шариком шла по бинарному дереву.
Вот это уже получается, во-вторых. Во-первых, могут
ошибаться разведчики, а во-вторых – группа. Поэтому
мы считали, что если в группе больше, чем два отстав-
ших, то она уже в целом ошиблась, несмотря на то, что
пусть, скажем, 4 нашли, 2 не нашли. Всё-таки мы счи-
таем это ошибкой.
Александр Гордон. То есть если два сачкуют…
Борис Рябко. И всё это обрабатывалось статистически. Веро-
ятность случайно найти – одна восьмая.
Александр Гордон. А вот какой у меня вопрос ещё возник. Развед-
чик передаёт информацию только своей группе? При
этом, если рядом находится другая группа, она не ре-
агирует на слова разведчика?
Жанна Резникова. Да, она не реагирует.
Александр Гордон. Видите, я сказал – «слова».
Жанна Резникова. Она не реагирует, и мы не знаем, из каких со-
ображений. На самом деле меня как зоолога очень ин-
тересует вопрос о том, как взаимодействуют эти груп-
пы в семье между собой, как они координируют свои
действия при решении каких-нибудь, ну, более обще-
семейных задач. Этого я пока не знаю. Дело в том, что,
видимо, группа, которая наблюдает за действиями раз-
ведчика, в какой-то степени аналогична так называе-
мым танц-группам у медоносных пчёл. Но только у ме-
доносных пчёл это очень большие группы, которые как
бы наблюдают издали. А здесь происходит такой про-
цесс очень тесного соприкосновения. И разведчик об-
щается обычно с одним-двумя, ну, редко тремя мура-
вьями, ещё два-три наблюдают, очень тесно, так ска-
зать, прижавшись к этой группе. Они, может быть, са-
ми-то ничего и не поняли, но зато они будут знать, за
кем держаться, когда эта группа пойдёт по бинарно-
му дереву. Что касается остальных, они практически
не реагируют на то, что происходит между данным раз-
ведчиком и его группой.
Александр Гордон. Скажите, пожалуйста, вы пытались определить
способы передачи информации? Это механические
действия или запах?
Жанна Резникова. Ну, это хороший вопрос. Мы не то чтобы пы-
тались, мы как бы исходили из того, что ещё в конце
19 века немецкий зоолог Вассманн предположил, что
у муравьёв есть так называемый антеннальный код. И
опять же далеко не у всех муравьёв, а только у высоко-
социальных видов. Ну, так или иначе, муравьи касают-
ся усиками друг друга всякий раз, когда передают пи-
щу. Вассманн предположил, что именно с помощью ан-
теннального кода муравьи, по-видимому, как Данте и
предполагал, передают некую информацию. Поэтому
мы взяли за основу, что, по всей видимости, во время
вот этих антеннальных контактов некий такой инфор-
мационный контакт происходит.
Александр Гордон. Мы сейчас прервёмся на рекламу, а когда вер-
нёмся, я хочу, чтобы вы ответили на вопрос, почему
вам так важно было посчитать, за какое количество
времени они передают именно три бита информации
в секунду.
(Реклама.)
Борис Рябко. Дело в том, что ведь какое-то количество уз-
лов менялось в разных опытах, от 1 до 6. И если это,
так сказать, обычная система коммуникаций, которая
должна быть, то время должно быть пропорционально
количеству развилок. Вот так же, как когда-то Шеннон
говорил, на двух перфокартах можно записать в два
раза больше информации, чем на одной. Так и здесь,
в два раза больше времени требуется на передачу ко-
ординаты в том случае, когда 6 развилок, чем когда 3
развилки. Вот. Но интересно, что в России развитие те-
ории информации во многом связано с Колмогоровым.
Это великий российский математик, который жил в 20
веке. Так вот, в наших опытах используется не толь-
ко определение информации, данное Шенноном, но и
понятие так называемой колмогоровской сложности. Я
вот просто хочу нарисовать, что это за колмогоровская
сложность. Значит, вот наше дерево бинарное. Понят-
но. И вот мы будем писать, когда поворот налево – ле-
во, когда поворот направо – право. И так далее. Вот,
допустим, у нас такая последовательность поворотов.
Сколько – 6. Реально было 6. Например, такая после-
довательность поворотов. Всё время налево. То есть
ЛЛЛЛЛЛ, шесть Л. Или вот такая, которую я сейчас на-
пишу и назову «условно случайная». Такая последо-
вательность поворотов. Ну, скажем, сколько ещё, две
буквы, да. Лево, ну, допустим, право. Получилось, ска-
жем, ЛПЛЛЛП. Так вот, если бы пришлось, допустим,
мне запоминать последовательность или вам, или ко-
му-то ещё, то запомнить и передать вот эту последо-
вательность, шесть Л, это было бы очень просто. И пе-
редать – иди всё время налево и там будет то, что нам
нужно. Или вот такую. Но тоже просто. Лево – право и
так три раза. То есть ЛПЛПЛП. А если такую, то это, ко-
нечно, сложнее. Колмогоров в некотором смысле пока-
зал, что существует объективная мера сложности. Так
вот у муравьёв всё точно так же – информацию о такой
последовательности поворотов – шесть Л – они пере-
давали очень быстро, на информацию о, скажем, ЛПЛ-
ПЛП, примерно раза в 2 больше времени уходило. А
вот о такой ещё раза в 2 больше, то есть о случайной.
То есть у них…
Жанна Резникова. Я здесь конкретно могу сказать: здесь на уровне
70 секунд, когда, скажем, всё время налево, после это-
го, 130 секунд, так сказать, средний вариант. А о слу-
чайной – больше, чем 200 секунд, то есть очень ме-
дленно на самом деле.
Борис Рябко. Разрыв очень большой. Так что вот оказалось,
что представление о простом и сложном у муравьёв
примерно такое же, как и у людей, хотя бы в пределах
6-буквенных слов, когда используется алфавит из двух
букв. Вот. Ну, и следующая серия, вообще эти все опы-
ты с 82-го года продолжались до 97-го примерно.
Александр Гордон. То есть, это связано, видимо, не столько с пере-
дачей информации, сколько с запоминанием группой
информации?
Борис Рябко. По-видимому. Разведчику и самому легче запо-
мнить. То есть здесь именно все этапы. Ему просто за-
помнить, легче передать и им легче запомнить. По-ви-
димому, и передать тоже проще. То есть рассказать,
как идти.
Александр Гордон. Нет, я могу затратить – «лево-право-лево-пра-
во», «право-лево-лево-право-право-лево» – то же са-
мое время на передачу информации…
Жанна Резникова. Это если вы не используете закономерность
окружающего мира для сжатия информации. А если вы
используете, то вы скажете – лево-право три раза. Вот
они, оказывается, используют.
Борис Рябко. По крайней мере, времени меньше и для них это
проще. Мы не знаем, что они делают, но предполагаем,
что для них это проще, потому что они тратят меньше
времени. Вот. И ещё была серия опытов, которая про-
должалась несколько лет, с лабиринтом, который мож-
но назвать гребёнка. Так он выглядел. Большой длин-
ный стержень. Так же он помещался. На палочке. И вот
такие вот от него отходят веточки. Выглядит как боль-
шая гребёнка.
Александр Гордон. Ага. Тут уж надо говорить, какой поворот налево.
Борис Рябко. Да, тут важен номер веточки, а совсем не после-
довательность поворотов. Тут надо уже считать. Со-
вершенно справедливо. Значит, муравей попадал вот
сюда, также везде были пустые кормушки, а одна с си-
ропом.
Жанна Резникова. Ну, в общем, техника вся такая же.
Борис Рябко. Разведчики, фуражиры, крашенные нитрокрас-
кой, разными цветами, на разных частях тела точки.
Это, как я видел, очень интересно.
Александр Гордон. Красиво, должно быть.
Борис Рябко. Да. И вот одна веточка заканчивается кормуш-
кой. Надо было передать информацию о номере кор-
мушки. И вот оказалось то, что муравьи успешно с этим
справляются в пределах 60. И в общем-то, они просто
умеют считать, как отсюда следует. По крайней мере,
они также передают номер кормушки – там 38 или там
на следующий день 57. И они передают номер веточ-
ки. Причём изменялась форма этого лабиринта. Ино-
гда был лабиринт круглый с такими вот…
Жанна Резникова. Ту же самую гребёнку можно было просто за-
мкнуть в круг.
Борис Рябко. И вот в одну точку попадали, а это симметрич-
но…
Александр Гордон. Это уже усложняет. «Номер такой-то, иди по ча-
совой стрелке». Он же может пойти в любом направле-
нии.
Борис Рябко. Они… Тут тоже были интересные вещи. Вот ко-
гда кормушка была близко к верхнему краю вертикаль-
ной гребёнки. Они быстро бежали туда, потом медлен-
но спускались вниз, как бы отсчитывая сверху… Но в
последующих опытах, последние 10 веточек оставля-
ли пустыми заведомо, их не использовали для просто-
ты объяснения, чтобы лишнего не включать…
Александр Гордон. То же самое деление и умножение.
Борис Рябко. Нет, это проще, ну, представляете, вот тут номер
53, а если отсюда, сверху, от 60-й веточки он – седьмой.
Так вот они бежали сюда, наверх, а потом семь отсчи-
тывали сверху. То есть не 53, естественно, а 7, то есть
вот настолько-то они это как раз упростили, любой бы
так поступил из нас с вами.
Жанна Резникова. Из разумных существ.
Борис Рябко. Да. Вот, и потом последняя была серия экспери-
ментов, четыре года продолжалась, которая позволи-
ла доказать, что муравьи способны складывать и вы-
читать небольшие числа, в пределах пяти. Все эти ре-
зультаты тоже опубликованы и докладывались…
Александр Гордон. А это как?
Борис Рябко. Вот, тут логика сложная. Не всё даже и биологи
понимали. Вот знаете, есть такие римские числа, рим-
ские цифры, вот там, скажем, когда мы пишем вот так
вот «XII».
Жанна Резникова. А «не все биологи» – это кто же интересно…
Борис Рябко. Или когда мы пишем, вот, например, так «IX»,
это девять, да. А вот это вот, например, четыре – «IV».
Вот. Но когда мы используем эту систему, мы же ведь
складываем и вычитаем. Правильно? Это же ведь не
12 палочек и не 7 палочек, чтобы мы загибали пальцы.
А это 10 + 2. Так и пишем «XII». И вот мы в экспери-
ментах создали такую ситуацию, когда муравьи были
вынуждены использовать вот эту самую римскую си-
стему, как мы думаем. Мы же при этом просто измеря-
ли время, затраченное на передачу информации му-
равьями. Но, как это делалось, попробую объяснить
очень грубо. Это как раз базируется на теории Шенно-
на, на частоте, вот в языке частота, с которой исполь-
зуется слово, и длина этого слова, связаны. Чем чаще
слово используется, тем оно короче. Ну вот, допустим,
там местоимения, междометия.
Александр Гордон. Предлоги.
Борис Рябко. Да, предлоги. Для этого, по-видимому, изобре-
тают и профессиональные жаргоны. Вот, скажем, да-
же в официальных бумагах не говорят, допустим, пра-
вительство Соединённых Штатов Америки, а говорят
«Белый Дом», просто для того чтобы было короче, по-
скольку это часто повторяется.
И у нас, оказывается, значит, что делалось. Выбира-
лись две ветки, в одной серии опытов, то есть в один
год это были ветка № 10 и ветка № 20. В течение
первых двух-трёх недель кормушку устанавливали на
разных ветках, так же случайно, как и в более ранних
опытах. То есть с равной вероятностью для каждой из
веток. На второй стадии опыта, которая длилась не-
сколько недель, мы вот что сделали. На двух «специ-
альных» ветках, которые внешне, конечно, ничем не
выделялись, пища появлялась гораздо чаще, чем на
любой из остальных. Это было так организовано, что
вероятность появления пищи на ветке 10 или на вет-
ке 20 равна 1/3, для каждой из остальных эта вероят-
ность 1/84. И муравьи, по-видимому, «придумали» ко-
роткие названия для этих веток. Почему по-видимому?
Потому что время передачи информации резко сокра-
тилось. Когда была кормушка на десятой ветке, они за-
трачивали много меньше времени, чем когда она была
на любой другой ветке – ну, или по сравнению с пер-
воначальными экспериментами, когда вероятность по-
явления корма была одинаково мала для каждой из
веток.
То есть как бы муравьи стали «говорить» коротко. А
самое интересное – это третий этап, снова стали уста-
навливать с равной вероятностью кормушки. И вот ко-
гда кормушка оказывалась, допустим, случайно на 11-
й веточке, то они затрачивали такое же время, грубо го-
воря, как примерно, раньше в первоначальных, в ста-
рых экспериментах они затрачивали на 10 + 1, то есть
на 10 и 1, но время было примерно то же самое. При-
чём, это всё статистически достоверно. То есть, ну вот
как и мы здесь, когда писали римские цифры на доске.
Или когда было там 13, то тоже было 10 + 3, или там,
скажем, 19, 20 – 1. То есть та же самая идея, мы зада-
вали, изменяли частоты, и измеряли время. И оказа-
лось, таким образом, что они умеют складывать и вы-
читать. Хотя и в очень скромных пределах. Вот.
Александр Гордон. Феноменально. А качество и количество корма
во всех экспериментах было одинаковым?
Жанна Резникова. Одинаково. То есть это всегда концентрирован-
ный сахарный сироп и всегда количество корма, кото-
рое необходимо добыть в этот день, для того чтобы
семья не умерла с голоду. Это жестокие в зоологиче-
ском плане эксперименты, поскольку здесь на самом
деле лабораторная семья муравьёв как бы ставится на
грань выживания. Их кормят раз в три дня, всегда од-
ной и той же этой пищей, и если они не добывают это
количество пищи, то начинают просто погибать у нас
на арене.
Александр Гордон. Жестокий эксперимент. Я почему задаю это во-
прос? Влияет ли количество и качество пищи на время
передачи информации? И вообще, если разведчик на-
ходит пищу, которой явно недостаточно для того, что-
бы прокормить семью, он сообщает об этом или нет?
Жанна Резникова. Ну, по аналогии с пчёлами можно было бы пред-
положить, что, наверное, влияет и, как видно, не бу-
дет. Но дело в том, что вот такие эксперименты, они
как бы, с одной стороны, малобюджетнозатратные, но
они требуют очень большого количества человеческо-
го времени и очень высокой квалификации. Почему их
на Западе сейчас повторяют только на уровне одной
развилки. Вот в 91 году на первом докладе, так ска-
зать, первом западном докладе это услышали, сразу
же, кстати, описали в журнале «Вайлд лайф», и вот
прошло уже больше 10 лет, я встретила своего коллегу,
и он приехал с бинарным деревом с одной развилкой,
и, между прочим, без ссылки. Ну, это другой вопрос.
Борис Рябко. С докладом.
Жанна Резникова. Да, с докладом об опытах с одной развилкой.
Я просто хочу сказать, что эти вопросы, они на самом
деле очень интересные. Вот, зависит ли от качества
и количества корма? Теоретически, наверное, можно
сказать, что да, наверное, зависит. Может быть, зави-
сит не на количественном, а буквально на качествен-
ном уровне, или будет передавать, или не будет пе-
редавать. Но просто при опытах уже вот последних,
о которых Борис рассказывал, там даже бывали про-
сто целые пустые сезоны. То есть вот ведёшь, ведёшь,
ведёшь эти эксперименты, и потом в итоге оказывает-
ся, что статистики недостаточно для того, чтобы всё-
таки это обосновать, и приходится следующий сезон
этот эксперимент начинать с самого начала опять. По-
этому мы решили всё-таки не отвлекаться на ответы на
эти вопросы пока, чтобы всё-таки сначала разобрать-
ся, как же у них это всё происходит. Хотя, конечно, во-
просы вполне логичные.
Борис Рябко. По-видимому, всё-таки Дарвин был прав, и те,
кто считал, что животные близки человеку, точнее, что
нет огромной пропасти между интеллектом человека и
окружающими нас животными, включая муравьёв.
Александр Гордон. Да, но вопрос о детерминизме остаётся всё-таки
открытым. То есть этот язык у них врождённый, и явля-
ется ли он врождённым у человека тоже? Или всё-таки
это научаемость? Поскольку одна из программ расска-
зала мне о том, что есть некий ген памяти и ген науча-
емости, который общий у нас и у муравьёв. И работа-
ет он так же, активируя огромное количество генов в
определённых областях нервной системы.
Жанна Резникова. Для меня, наверное, один из самых интересных
вопросов, это вопрос о детерминизме сложного пове-
дения. И сейчас мы как раз работаем над этим с мо-
ими аспирантами. Но что я могу предварительно ска-
зать, это то, что основная как бы матрица вот эта слож-
ная, сложного языка у муравьёв, по-видимому, являет-
ся врождённой, но существуют очень большие психо-
физиологические различия особей в этой семье, раз-
ведчики, по-видимому, способны на гораздо большее
разнообразие действий и обучаются гораздо быстрей.
Александр Гордон. Разные разведчики способны тоже на разное.
Жанна Резникова. Да, разные разведчики тоже способны по-раз-
ному, и эта матрица, по всей видимости, реализуется
по-разному у разных членов семьи, и оставляет ещё
при этом достаточно большой зазор для обучения и
для как бы доводки этой языковой системы при необ-
ходимости, что, в общем-то, и показали наши экспе-
рименты, поскольку в природе муравьи не поставле-
ны, так сказать, перед необходимостью использовать
столь сложную систему передачи информации каждый
раз. Они всегда стараются обойтись как можно более
простой системой.
Александр Гордон. Спасибо. Фантастика.

Материалы к программе


В основу дискуссии должны быть положены опыты с бинарным деревом. Счет и особенно арифметические способности трудны при объяснении схемы опытов, по крайней мере, начинать надо не с них, а с применения идей теории информации к изучению коммуникации, то есть с нового методологического подхода, который и позволил открыть муравьиный «язык». Эти опыты кратко изложены в книге Ж. И. Резниковой «Интеллект и язык. Животные и человек в зеркале эксперимента» (М.: Наука, 2000). Ниже то, что касается этих экспериментов.
Теоретико-информационный подход к исследованию языка животных. Суть этого подхода в том, что в экспериментах испытуемым животным предлагается передать заранее известное экспериментатору количество информации, и при этом измеряется время, затраченное на ее передачу, т. е. оценивается скорость передачи информации. Мы исходим из того, что кроме таких свойств языка, как продуктивность, символичность, перемещаемость, язык должен обладать еще одним — размер сообщения должен быть пропорционален количеству информации в нем.
Поясним это требование. После введенного К.Шенноном в конце 40-х годов строгого понятия «количество информации» были исследованы многие естественные языки человека и обнаружено, что во всех этих языках длина сообщения пропорциональна количеству информации, в нем содержащейся. Это означает, что на двух страницах книги можно разместить в два раза больше сведений, чем на одной.
Что же такое информация по Шеннону? В опыте «орел или решка» возможны два равновероятных исхода: подброшенная монета падает вверх либо гербом, либо цифрой. Если кто-нибудь сообщит нам результат такого опыта, он передаст 1 бит информации (бит — единица измерения информации). Вообще, если опыт имеет n равновероятных исходов и нам сообщают его результат, то мы получаем log 2 n битов информации.
На рассмотренном понятии информации основана современная теория и практика построения систем связи (основополагающая работа Шеннона так и называлась — «Математическая теория связи»). В дальнейшем оказалось, что эта же величина играет фундаментальную роль в психологии, лингвистике и других областях.
Исходя из этих представлений, система коммуникации животных исследовалась как средство передачи информации — конкретной, количественно измеримой величины. Объектом исследования служили муравьи — чрезвычайно удобный объект для исследования социального поведения.
В описываемых опытах муравьи могли получить пищу лишь в том случае, если они передавали друг другу заданное экспериментатором количество информации. Когда муравьи дистанционным путем должны были передать информацию об одной из 120 «веток», они передавали log 120 = 7 битов информации.
В новой серии опытов муравьям предлагали пищу в специальном лабиринте, названном «бинарным деревом». В простейшем случае он состоял из одной развилки, в вершинах которой находились кормушки: одна пустая, другая-с сиропом. Чтобы найти ее, муравьи должны были сообщить друг другу сведения «иди налево» или «иди направо», т. е. 1 бит информации. Максимальное число развилок в опытах доходило до 6, и только в вершине одной из них находилась кормушка с сиропом, остальные были пустыми. В таких опытах муравьи могли быстро отыскать корм, если получали сведения о последовательности поворотов типа «ЛПЛППЛ» (налево, направо и т.п.). При 6 развилках в лабиринте им необходимо было передать 6 битов информации. В опытах исключали использование муравьями пахучего следа. Чтобы знать муравьев «в лицо», их метили индивидуальными цветными метками.
Оказалось, что при решении сложных задач среди муравьев выделяются постоянные по составу рабочие группы, состоящие из одного разведчика и 4–7 фуражиров. В каждом опыте измерялась общая длительность контактов разведчиков с фуражирами в гнезде после возвращения туда разведчиков, обнаруживших пищу. При этом фуражиры вынуждены действовать самостоятельно: разведчика изымали пинцетом и временно отсаживали в баночку.
В опытах с бинарным деревом количество информации (в битах), необходимое для выбора правильного пути в лабиринте, равно числу развилок. Оказалось, что у трех видов муравьев с групповой организацией доставки пищи зависимость между временем контакта разведчика с фуражирами и количеством передаваемой информации (числом развилок) близка к линейной, и описывается уравнением t = ai + b , где t — время контакта , a — коэффициент пропорциональности, равный скорости передачи информации (число битов в минуту), а b — постоянная, введенная потому, что муравьи могут передавать информацию, не имеющую прямого отношения к поставленной задаче, например, сигнализировать «есть пища». Отметим сразу, что скорость передачи информации у муравьев по крайней мере в 10 раз ниже, чем у человека — около 1 бит в минуту.
Одной из важнейших характеристик языка и интеллекта его носителей следует считать способность быстро подмечать закономерности и использовать их для кодирования, «сжатия» информации. Тогда размер сообщения о некотором объекте или явлении должен быть тем меньше, чем они проще, т. е. чем больше в них закономерностей. Hапример, человеку легче запомнить и передать последовательность поворотов на пути к цели «ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП ЛП» (налево-направо, и так 7 раз), чем более короткую, но неупорядоченную последовательность «ПЛЛПППЛП». Оказалось, что язык муравьев и их интеллект позволяют им использовать простые закономерности «текста» для его сжатия (здесь «текст» — последовательность поворотов на пути к кормушке).
Здесь, пожалуй, уместно вернуться к человеку и вспомнить, что нейрофизиологи считают одной из основных функций речи так называемое когнитивное сжатие — то, что помогает расчленять окружающий мир, сводить с помощью языка множество понятий в одном символе. Конечно, в данном случае это не более чем аналогия.
Итак, выяснилось, что муравьи способны передавать друг другу довольно много различных сообщений, а время передачи сообщения пропорционально количеству информации в нем. Более того, оказалось, что эти насекомые способны подмечать закономерности и использовать их для «сжатия» информации.
Последующие опыты, построенные по тому же принципу, но с несколько измененной методикой, в которых муравьи должны были передавать сведения о номере планочки с приманкой (экспериментальная установка напоминала длинную гребенку, установленную в разных вариантах вертикально, горизонтально или замкнутую в круг) выявили у муравьев даже некую систему счисления, сходную с архаичными системами счисления у человека. В последние годы была разработана и проведена серия экспериментов, позволивших исследовать способность муравьев к сложению и вычитанию.
Видимо, такую развитую коммуникативную систему вполне можно назвать «языком». Заметим только, что среди огромного числа видов муравьев подавляющее большинство не нуждается в развитом языке. Многие виды в естественных условиях действуют как одиночные фуражиры: небольшая часть семьи ведет активный поиск добычи на кормовом участке, справляясь со всеми задачами в одиночку или взаимодействуя через подражание. Другая, довольно большая группа видов, использует пахучий след, с помощью которого немногочисленные разведчики мобилизуют на поиск пищи массу пассивных фуражиров. Лишь немногие муравьиные «приматы» достигли высшего уровня социальной организации и максимально возможного для этой группы биологического прогресса. Только представители этих видов продемонстрировали в наших опытах «языковые» способности. Муравьи других видов старались привлекать фуражиров с помощью пахучего следа, а когда по условиям опыта это оказывалось невозможно, переходили к одиночной фуражировке.
Теоретико-информационный подход к исследованию языка животных может быть применен не только к муравьям, но и к другим общественным животным — дельфинам, обезьянам, термитам. При этом разумеется, техника экспериментов должна быть изменена с учетом особенностей поведения и размеров объектов исследования.
Из статьи Ж. И. Резниковой и Б. Я. Рябко «Экспериментальные исследования способности муравьев к сложению и вычитанию небольших чисел» (Журн. высш. нервн. деят. 1999. Т.49. Вып.1).
В экспериментах с установкой в виде горизонтального «ствола» с «ветками», муравьи для получения пищи должны были передавать друг другу сведения о номере одной из 40 «веток» с кормушкой. Однако на двух заранее выбранных ветках кормушка появлялась значительно чаще, чем на остальных. Оказалось, что муравьи, во-первых, способны перестроить свою систему коммуникации при необходимости согласования продолжительности сообщений с частотой их встречаемости, и, во-вторых, прибавлять и вычитать небольшие числа при передаче сообщений о номере кормушки.
Вопрос о том, в какой мере рассудочная деятельность животных опирается на количественные оценки различных объектов и их признаков, давно интересовал исследователей. В последние годы в этом плане наметилась интересная тенденция сближения когнитивных возможностей представителей различных филогенетических ветвей. Так, долгое время считалось, что истинный счет, основанный на использовании символьных систем исчисления, может быть присущ только человеку. Однако в опытах с шимпанзе и попугаем было показано, что животным доступны некоторые элементы истинного счета, в том числе способность к использованию символов для обозначения числа элементов в небольших множествах. Врановые оказались способны к переносу сфомированного обобщения на новый диапазон ранее никогда не предъявлявшихся множеств, содержащих до 20 элементов. По мнению авторов, это не является пределом для птиц, хотя до сих пор способность к восприятию и достаточно точной оценке таких больших одномоментно предъявленных множеств не была известна у животных.
Такая деятельность требует высокого уровня абстрагирования, что само по себе оказалось возможным не только для позвоночных животных, но и для насекомых. Известно, что общественные перепончатокрылые способны к элементам абстрагирования и экстраполяции, обладают индивидуальной иерархией и лабильной системой коммуникации. Новый экспериментальный подход к исследованию рассудочной деятельности и коммуникации животных, основанный на идеях и методах теории информации, позволил выяснить, что муравьи из всех высоко социальных видов обладают развитым символическим языком, причем языком более сложным, чем язык танцев медоносной пчелы; при этом они способны улавливать закономерности и использовать их для увеличения скорости передачи информации.
В последние годы нами было выяснено, что в процессе передачи информации об источнике пищи муравьи способны оценивать число объектов в пределах нескольких десятков и передавать эти сведения друг другу для получения пищи. Поскольку описываемые в данной работе опыты проводились на той же экспериментальной установке, а новую схему опытов трудно изложить вне результатов, полученных ранее, мы приводим здесь краткое описание предшествующего этапа экспериментов.
В опытах 1984–1992 гг. экспериментальная установка имела вид «ствола» с разным числом «веток» (до 60), длиной по 10 см, на каждой из которых находилась кормушка, но только одна из них содержала сироп, а остальные — воду. В лабораторных семьях рыжих лесных муравьев Formica polyctena в разные годы в экспериментах участвовало в общей сложности 32 рабочих группы муравьев, состоящие из разведчика и фуражиров, использующих передаваемую информацию. Разведчика специально подсаживали на ветку с приманкой. После того, как он возвращался в гнездо и контактировал с фуражирами, его изолировали, и группа находила приманку самостоятельно, причем использование пахучего следа исключалось. Всего 152 раза группы фуражиров выходили из гнезда после контакта с разведчиком и направлялись к кормушкам. При этом в 117 случаях группа фуражиров сразу приходила к нужной «ветке», не совершая ошибочных заходов к пустым кормушкам. Для всех установок, имеющих различную форму и ориентацию, а также различную длину «веток» и разное расстояние между ними, зависимость времени передачи информации t от номера «ветки» i одинаково хорошо описывается эмпирическим уравнением вида t = a i + b . При этом значения параметров a и b близки для всех вариантов и не зависят от характеристик установок. Это позволило полагать, что муравьи передают сведения о номере «ветки».
Другими словами, оказалось что время «произнесения» муравьями числа 20 примерно в 2 раза больше, чем числа 10, и в 10 раз больше, чем числа 2. В современных языках человека ситуация совсем иная. Длина записи (и произнесения) числа i в десятичной системе счисления примерно пропорциональна log i. Но люди не всегда использовали десятичную систему счисления. Известно, что в некоторых архаичных языках использовалось представление чисел, при котором время записи (и произнесения) числа было пропорциональна его длине (как у муравьев). Так, числу 1 соответствовало слово «палец», числу два — «палец, палец», числу три — «палец, палец, палец» и т.д., а десятичная система счисления появилась в результате длительного и сложного развития. Однако это сравнение еще не говорит о примитивности муравьиного «языка». Дело в том, что в «оптимальном» языке длина слова должна быть согласована с частотой его использования. Именно на этом свойстве основана схема наших последних экспериментов.
В данной работе исследуется способность муравьев к использованию простейших арифметических операций. Идея экспериментов основана на том, что у муравьев формируется «система счисления», напоминающая использование римских цифр. При представлении чисел, присущем современным языкам человека, использование числительных требует некоторых арифметических операций. Особенно отчетливо это видно при использовании римских цифр. Например, YI = Y + I, IX = X — I , и т.д. Мы сознательно вырабатывали у муравьев систему счисления, напоминающую «римский» способ представления чисел, что заставляло их складывать и вычитать. Для этого мы варьировали частоту появления приманки на разных ветках, так, чтобы муравьи-разведчики усвоили, что на одной или двух «особых» ветках пища появляется значительно чаще, чем на остальных. Вначале было выяснено, что система коммуникации муравьев достаточно пластична: они могут, по-видимому, присвоить некое «имя» такой особой «ветке» и тем самым уменьшить продолжительность часто встречающегося сообщения. Анализ времени передачи сообщений на последних этапах эксперимента позволил предположить, что сообщения разведчика состояли из двух частей: информация о том, к какой из особых веток ближе находится ветка с кормушкой, и затем — расстояние от особой ветки до ветки с кормушкой.
Иными словами, муравьи, видимо, передавали «имя» особой ветки, ближайшей к кормушке, а потом — число, которое надо прибавить или отнять для нахождения ветки с кормушкой.
Методика
Эксперименты проводили в 1992 — 1995 гг., после апробации методики в 1991 г. Для исследований были выбраны муравьи Formica polyctena, отличающиеся высоким уровнем социальной организации. В разные годы использовалось 5 лабораторных семей этого вида, взятые из муравейников лесопарковой зоны Новосибирского Академгородка. Лабораторная семья численностью около 2 тысяч особей помещалась на арену площадью 2 м2, в прозрачном гнезде (10 x 20 см), позволявшем учитывать контакты между ними. Арена была разделена на две части — меньшую, жилую, где располагалось гнездо, и большую, рабочую, где помещалась лабораторная установка. На рабочую часть вел мостик, который можно было убрать для того, чтобы заменить установку или изолировать муравьев. Все муравьи, участвовавшие в опыте, были помечены индивидуальными метками, с помощью цветных точек нитрокраски, нанесенных на разные части тела. Муравьи получали пищу раз в 3 дня и только на экспериментальной установке, которая имела вид горизонтально расположенного «ствола» с 40 «ветками» длиной по 10 см, на каждой из которых находилась кормушка, но только одна из них содержала сироп, а остальные — воду. В начальную точку «ствола» муравьи попадали по специальному мостику. Для получения пищи муравьям было необходимо передавать сведения о номере ветки с кормушкой.
В более ранних экспериментах мы выяснили, что у муравьев исследуемого вида при необходимости группового решения сложных задач фуражировочная деятельность организована следующим образом: действуют постоянные по составу группы (4–8 особей), в каждой из которых поиском пищи занят один разведчик. Обнаружив пищу, он сообщает о ней только своей группе фуражиров. Во всех опытах мы специально подсаживали разведчика на «ветку» с пищей. Самостоятельно возвратившись в гнездо, разведчик иногда сразу начинал контактировать с членами своей группы. После контакта вся группа выходила из гнезда и двигалась по направлению к установке. В этом случае мы изымали разведчика пинцетом и временно изолировали, заставляя тем самым группу фуражиров отыскивать пищу самостоятельно. Но чаще после ознакомления с местонахождением пищи разведчик возвращался к кормушке один: иногда он ошибался и находил пищу после посещения нескольких пустых кормушек. Число одиночных рейсов разведчика могло достигать четырех, прежде чем он выводил свою группу. Во всех случаях мы фиксировали время контакта с фуражирами в гнезде. Началом контакта считалось прикосновение к первому муравью, окончанием — выход из гнезда первых двух фуражиров. Для расчетов использовали время последнего контакта разведчика с фуражирами, после которого группа выходила из гнезда за пищей. Как правило, предварительные контакты были короткими (около 5 сек.) и сопровождались обменом пищей.
Для того чтобы исключить гипотетически возможное использование пахучего следа, а также запаха самого сахарного сиропа, установка заменялась на тождественную в то время, когда разведчик находился в гнезде и контактировал с фуражирами. При этом на замененной установке все кормушки были без сиропа. Если группа сразу совершала правильный выбор, на «ветку " быстро помещалась кормушка с сиропом, т. е. муравьи сразу получали вознаграждение за правильно переданную и усвоенную информацию. Если часть муравьев (более одного) совершала ошибку, выбор группы в целом считался ошибочным. Опыт с этой группой в этот день заканчивался. В ходе эксперимента кормушка помещалась на разные ветки — от первой до тридцатой. Пока длился сеанс с одной группой, фуражиры и разведчики из остальных групп на установку не допускались.
Результаты исследований
1. Пластичность «системы счисления» у муравьев.
Идея данной серии экспериментов основана на том теоретико-информационном факте, что в «оптимальных» системах коммуникации время передачи сообщения (t) и частота его встречаемости (Р) связаны соотношением t= -log Р (в качестве сообщения можно рассматривать букву, слово, фразу и т.п.). Это соотношение проявляется, в частности, в том, что в естественных языках человека при возрастании частоты использования какого-либо сообщения длина кодирующей его фразы (или слова) уменьшается (например, даже в официальных документах вместо «правительство Российской Федерации» часто используют слово «Кремль»). В значительной степени этой же цели служат слова профессиональных жаргонов, аббревиатуры, местоимения и т.п.
В описываемых ниже опытах специально создавалась ситуация, когда частота использования одних чисел была существенно больше, чем других. При этом проверялась способность муравьев изменять длину сообщения в зависимости от частоты его встречаемости. Опыты проводились в 1992 — 1995 гг. на 4 семьях F. polyctena (данные 1992 г. носят предварительный характер, так как не содержат достаточно повторностей для статистического анализа). Использовалась лабораторная установка «горизонтальный ствол», с 40 «ветками», но приманка помещалась только на ветки 1–30.
Рассмотрим связь между временем, затрачиваемым муравьями-разведчиками на передачу сведений о ветке с кормушкой, и номера этой ветки. На первой стадии эксперимента эта зависимость близка к линейной (коэффициент корреляции, характеризующий силу связи, равен 0.95 в 1993 и 0.96 в 1994). На третьей стадии картина иная: время, затрачиваемое муравьями на передачу информации, во-первых, резко уменьшилось, и, во-вторых, зависимость между временем передачи информации и номером ветки нелинейная — на графике заметны понижения в окрестностях «специальных « точек (10 и 20 в 1993 г.). В 1995 г. мы использовали только одну специальную точку, А („ветка“ № 15).
На первой и на третьей стадиях эксперимента пища появлялась на ветках с равной вероятностью (1/30). На второй стадии на ветке № 15 пища появлялась с вероятностью 1/2, и с вероятностью 1/58 — на любой из остальных 29 веток.
На первой стадии зависимость между временем передачи информации и номером ветки близка к линейной, тогда как на третьей стадии время резко сократилось, особенно для „специальной“ ветки № 15 и близких к ней.
Таким образом, картина зависимости между временем передачи информации о ветке и ее номером, совершенно различна на первой и на третьей стадии эксперимента, хотя условия их проведения одинаковы. Это позволяет предположить, что муравьи изменили в своей системе коммуникации способ передачи информации о номере ветки. Более того, можно видеть, что в окрестностях „специальных“ веток время, затраченное муравьями-разведчиками на контакт с фуражирами, в среднем, тем короче, чем ближе ветка с кормушкой находится к „специальной“. Например, в 1993 г. на первой стадии эксперимента муравьи затрачивали 70–82 сек., чтобы передать информацию о том, что кормушка находится на ветке № 11, и 8–12 сек. на то, чтобы передать сведения о ветке № 1. На третьей стадии контакт разведчика с фуражирами после его возвращения с ветки № 11, занимал 5–12 сек.
Рассмотрим кратко поведение муравьев на 2-м этапе, когда они формировали новый способ „представления чисел“. В 1992–1994 гг. на второй стадии эксперимента, в течение 40–50 опытов (то есть с 12-го по 15-й дни эксперимента) разведчики, вернувшиеся со „специальных“ веток затрачивали на контакт с фуражирами в среднем столько же времени, сколько и на первой стадии (например, в 1994 г., когда приманка была на ветке № 10 („А“), это время составляло 62–80 сек., а когда на ветке № 19 („B“), — 100–120 сек. Затем наступал такой период, когда муравьи, вернувшись со „специальных“ веток, посвящали контактам с фуражирами исключительно длительное время: 200–350 сек., а в отдельных случаях до 500 сек. После таких контактов наблюдалась массовая неспецифическая активация фуражиров на арене, но при этом только „информированная“ группа направлялась к мостику, ведущему на рабочую часть арены. Такие периоды занимали по 2 экспериментальных дня в 1992 и в 1994 г. и 4 дня в 1993 г. В 1995 г. мы не наблюдали такого явления, что, возможно, было связано с тем, что использовалась лишь одна „специальная“ ветка. После таких периодов время контакта разведчика с фуражирами резко сокращалось, что и было зафиксировано на третьей стадии всех экспериментов.
Способность муравьев к простейшим арифметическим операциям.
Анализ изменения длительности передачи информации муравьями в разных ситуациях позволяет предположить, что на третьей стадии эксперимента „сообщения“ разведчиков состояли из двух частей: информация о том, к какой из „специальных“ веток ближе всего находится ветка с приманкой, — и о расстоянии от ветки с пищей до ближайшей „специальной“ ветки. Иными словами, они могли передавать „номер“ „специальной“ ветки и затем число, которое нужно прибавить или отнять, чтобы найти нужную ветку.
Для того чтобы проверить эту гипотезу, можно подсчитать коэффициент корреляции между временем передачи информации о том, что приманка находится на ветке i, и расстоянием от i до ближайшей „специальной“ ветки.
Видно, что коэффициенты корреляции между временем передачи информации о ветке с приманкой и расстоянием от этой ветки до ближайшей „специальной“, имеют высокие положительные значения, достоверно отличающиеся от нуля (при уровне достоверности 0.99). Это подтверждает гипотезу о том, что время передачи сообщения о номере ветки тем меньше, чем ближе эта ветка к ближайшей „специальной“. Высокие значения коэффициента корреляции показывают, что эта зависимость близка к линейной. Это, в свою очередь, подтверждает предположение о том, что на третьей стадии эксперимента муравьи использовали „систему счисления“, близкую к Римской системе, а числа 10 и 20, 10 и 19 в разных сериях экспериментов, играли роль сходную с ролью римских цифр V и X. В 1995 г. картина сходная, но „специальная“ ветка только одна — № 15. Таким образом, можно полагать, что в описанных экспериментах муравьи для сокращения времени передачи сообщений о номере ветки с кормушкой могут прибавлять и отнимать небольшие числа.
Приложение
Из книги Ж. И. Резниковой „Интеллект и язык. Животные и человек в зеркале эксперимента“ (М.: Наука, 2000).
Большинство исследователей считают, что наличие языка — это уникальное свойство человека. По выражению Д. Деннета, животные могут делать все то же, что и человек, кроме одного: использовать язык, чтобы рассказать о результатах своей деятельности или чтобы поставить вопрос. Даже если представить себе животных-„рассказчиков“, то, по мнению К. Мак Глинна, их рассказ не мог бы выйти за рамки так называемой ограниченности познания (cognitive closure): пауки не могут рассуждать об ужении рыбы, а цапли — о демократии.
Все же, поскольку существует тенденция определять язык как исключительную привилегию людей, это вносит в исследования определенные предубеждения. Существует так много определений языка, что только их перечислению посвящена книга известного психолингвиста Н. Хомски „Язык и сознание“. В последние 30 лет именно изучение „языковых способностей“ и „языкового поведения“ животных открыло совершенно новые перспективы для познания их высших психических функций, таких как использование символов, категорий, и даже способностей скрывать свои „мысли“ и „намерения“.
Для развития речи, видимо, необходимо умение заранее представлять и различать свои действия, создавать и классифицировать мысленные представления о предметах, событиях и связях. Здесь уместно заметить, что в последние годы существует тенденция объединять чтение и письмо в единую часть коммуникативной системы человека. Однако овладение этими процессами существенно отличается от овладения речью. У многих современных примитивных народов чтение и письмо отсутствуют, как это было и 100 тыс. лет назад — заметим, что тогда мозг человека в целом уже сформировался как мозг вида Homo sapiens.
Язык использует символы, но символичны и некоторые аспекты коммуникации у пчел. Язык люди осваивают в течение специфического чувствительного периода развития, но то же самое наблюдается у некоторых птиц, научающихся песне своего вида. С помощью языка можно передавать информацию не только о сиюминутных ситуациях, но и о таких, которые оказываются удаленными и во времени и в пространстве. Hо некоторые сигналы тревоги у животных обладают теми же свойствами.
Попытки прямой расшифровки языка животных. Многие исследователи, интуитивно чувствуя, что социальным животным есть что сказать друг другу, делали попытки составить что-то вроде словарей, то есть расшифровать их сигналы. Однако пока можно считать, что успешно расшифрованы сигналы только двух, совершенно далеких друг от друга, видов животных.
„Язык танцев“ медоносной пчелы. Самым выдающимся достижением в этой области, видимо, можно считать открытие символического „языка танцев“ медоносной пчелы К. фон Фришем (1923), уже известным к тому времени своим исследованием цветового зрения пчел, начатого им в 1912 г. Сам факт способности пчел передавать информацию о месте массового цветения был зафиксирован еще в 1788 году Шпитцнером, но носил характер предположения. Дело в том, что способность к передаче информации абстрактного характера — так называемое дистанционное наведение — видимо, является у животных редчайшей. Она описана для дельфинов (Evans, Bastian, 1969), шимпанзе (Menzel, 1974), муравьев (Резникова, 1985), однако во всех случаях изучение этого явления требует организации тщательных экспериментов.
Фон Фриш впервые исследовал явление дистанционного наведения у пчел именно как „язык“. Он наблюдал поведение пчел в специально сконструированном улье со стеклянными стенками и обратил внимание на то, что возвращающиеся в улей пчелы-сборщицы совершают движения, привлекающие других пчел. Он выделил два типа танца: круговой и виляющий.
Оказалось, что виляющие танцы, которые исполняют пчелы-разведчицы по возвращении от источников пищи, находящихся на разном расстоянии и в различных направлениях от улья, отличаются друг от друга. Пчелы исполняют танец на вертикальных сотовых пластинах в темноте улья. Угол, составленный осью танца и вертикалью, соответствует углу между направлением на пищу и направлением на солнце. По мере того как солнце продвигается на запад, ось танца поворачивается против часовой стрелки. Скорость виляющей фазы танца соответствует расстоянию между пищей и ульем. Круговой танец — это упрощенный виляющий танец, который показывает, что пища находится настолько близко, что никакие виляния не нужны.
Вернувшаяся разведчица привлекает других рабочих пчел с помощью определенной демонстрации, во время которой она машет крыльями и издает „феромон привлечения“. Но это происходит только в том случае, если обнаружен действительно ценный источник пищи. Эту ценность разведчица определяет по расстоянию от улья и по качеству пищи. Чем дальше пища от улья, тем слаще она должна быть, чтобы заставить пчелу танцевать и привлечь других пчел. Разведчица приносит в улей следы пахучего вещества с цветов, которые она посетила. Другие рабочие пчелы собираются толпой вокруг танцующей пчелы и запоминают этот запах, чтобы потом использовать память об этом запахе, когда они окажутся вблизи того места, где находится пища.
В более поздних исследованиях фон Фриша было выяснено, что расстояние до источника корма коррелирует с 11 параметрами танца, например, с его продолжительностью, темпом, количеством виляний брюшком, с длительностью звуковых сигналов. Ученики и последователи фон Фриша выявили много новых фактов, касающихся коммуникации у пчел, и не только у медоносных.
Танец медоносной пчелы во многих отношениях является символическим. Так, точное соотношение между скоростью виляющего танца и расстоянием до нужного пчелам места определяется местными „договоренностями“. По-видимому, различные географические расы пчел используют разные „диалекты“. Один и тот же элемент виляющего танца обозначает примерно 75 м у немецкой пчелы, около 25 м у итальянской — и всего 5 м у пчелы из Египта. Если все пчелы в семье придерживаются данной договоренности, не имеет значения к какому именно расстоянию соответствует элемент их танца. Танец можно рассматривать как пример произвольного соглашения, поскольку вместо солнца в качестве точки отсчета пчелы могут использовать, например, направление на север. Танцу присуще также свойство перемещаемости, так как пчелы сообщают не только об источниках, удаленных в пространстве, но и о тех, которые пчелы посетили несколько часов назад. В течение всего этого времени пчела — разведчица сохраняет психический образ траектории движения солнца и в соответствии с этим корректирует свой танец. Кроме того, пчелиный танец является, хотя и в ограниченном плане, но открытой системой, то есть обладает продуктивностью. Так, М.Линдауэр показал, что танец используют не только „разведчицы“ при поисках пищи, но и „квартирмейстеры“ при указании подходящего места для жилья во время роения. Многим, наверное, знакома неприятная для пчеловодов картина висящего роя, „клубка“ пчел, которые собираются переселяться на новое место. „Квартирмейстеры“ танцуют прямо на поверхности такого роя, причем пчелы-наблюдательницы, а также менее удачливые разведчицы, осуществляют выбор оптимального жилища, пользуясь какими-то компонентами танца, которые так и остались невыясненными. Кроме того, пчелы используют танец для того, чтобы направить членов семьи к воде или к прополису (особым древесным выделениям, используемым для замазывания отверстий в улье), а также, возможно, и для передачи других сообщений.
Таким образом, по выражению О. Меннинга, „…мир вынужден признать, что передавать информацию в символической форме может не только человек — это способно сделать такое скромное создание, как пчела“.
Однако открытие Фриша было признано отнюдь не безоговорочно. Хотя его первые работы, посвященные языку танцев были опубликованы в 1923 году, бурная дискуссия, растянувшаяся более чем на 20 лет, разгорелась в 50-е годы. Основные вопросы были связаны с тем, действительно ли пчелы передают информацию с помощью системы дистанционного наведения, включающей абстрактные символы, или они могут мобилизовать сборщиц при помощи запаха, оставляя следы на своем пути. Было высказано предположение о том, что идеальным разрешением этого спора были бы результаты, полученные с помощью пчелы — робота, модели, изготовленной для выполнения танца под контролем человека.
Первые попытки изготовить механическую пчелу не были успешными. Модель, которую использовал Г.Эш (1964) представляла собой покрытый воском микрофончик, который вибрировал и издавал звуки, Гоулд (1976) экспериментировал с движущейся и вибрирующей парализованной пчелой, а Н. Г. Лопатина (1971) и И.Левченко (1976) — с моделью из полистрола. Во всех этих случаях пчелы в улье проявляли большой интерес к искусственной пчеле, но мобилизации на источник корма не получалось.
Может быть, не случайно родиной первой действующей механической пчелы стал город Оденсе, родина Ганса Христиана Андерсена, под пером которого родился механический соловей. В 90-е годы инженер Бент Бах Андерсен воплотил замысел А.Михельсена, и, наконец, пчелы полетели из улья на поляну, руководствуясь только указаниями пчелы — робота, которая сама на этой поляне никогда не была.
В отличие от обычного улья, в котором всегда темно, лабораторный улей выглядит как большая „книга“ с двумя прозрачными обложками», освещенная красным светом, которого насекомые не боятся. Пчела-робот сделана из латуни и покрыта тонким слоем воска. В длину она такая же как обычная пчела (13мм), но значительно толще. Это, однако, не смущает пчел-сборщиц, которые толпятся вокруг и наблюдают за движениями «танцовщицы». Правда, модель должна быть выдержана до опыта в улье в течение 12 часов, чтобы пропитаться запахом семьи, иначе пчелы ее атакуют. Модель описывает «восьмерки» и при этом издает звуки, генерируемые синтезатором, и совершает виляющие, вибрационные и колебательные движения. Все компоненты танца регулируются с помощью компьютерной программы.
Каждые 3 мин. компьютер вносит поправку в «танец» модели, с учетом изменившегося положения Солнца. Модель не реагирует на «выпрашивающие» действия окружающих ее пчел, но через каждые 10 полных «восьмерок» она выделяет из своей «головы» каплю ароматизированного сиропа. В каждом опыте, длящемся 3 часа, используются новые ароматы — тмин, мята, апельсин и т.п. Пчелы должны отыскать на поляне контейнер с тем же ароматом. Их, однако, обманывают: поесть нельзя, так как в этом случае кто-нибудь из прилетевших на поляну пчел в свою очередь может совершать мобилизационные танцы, вернувшись в улей, а по условиям опыта это делает только робот. Многочисленные опыты предшественников, в том числе и самого Фриша, показали, что без «инструкций», полученных от танцовщицы, пчелы не могут отыскать ароматизированную кормушку, находящуюся от улья на тех расстояниях, которые испытывались в опытах.
В экспериментах Михельсена в одной серии опытов проверялось, как пчелы используют полученную от робота информацию о расстоянии до кормушки, а в другой — о направлении. В первом случае контейнеры располагались на расстоянии 100, 250, 500, 750, 1000, 1250 и 1500 м. Если модель «передавала информацию» о расстоянии в 1500 м, на контейнеры, расположенные в 1000 и в 1500 м от улья прилетали соответственно 20 и 36% пчел, вылетевших из улья, тогда как в случае «передачи информации " о расстоянии в 250 м туда прилетало 4% и 7 % пчел. Во второй серии опытов 8 контейнеров были равномерно распределены на расстоянии 370 м от улья. Пчелам было «сказано» лететь на расстояние 370 м в определенном направлении. В этих случах в среднем 80% пчел прилетали в том направлении, которое было указано им роботом.
Расшифровка языка пчел до сих пор не завершена. Новые исследования в этой области приносят интересные результаты, но они же ставят новые и вопросы. О том, что возможности пчелиного языка еще далеко не познаны, говорят и опыты самого Фриша, в которых танцовщицы вынуждены огибать холм, но в танце указывают направление по прямой. Эту ситуацию позднее специально моделировали в экспериментах: помещали перед ульем туннель, в конце которого находилась чашечка с сиропом. Если туннель был прямой, то танец указывал нормальное направление, если туннель делал поворот под прямым углом, то направление, указанное пчелами, соответствовало гипотенузе угла, а расстояние было близким к истинному. Если же туннелю придавали круглую или V — образную форму, то танцы были очень сложными и расшифровать их не удалось.
Вместе с тем есть примеры, свидетельствующие об ограниченности пчелиного языка. Так, Фриш отметил, что в этом языке нет слова «вверх» («…цветы не растут в небесах»), и пчелы могут передавать информацию только о перемещении кормушки в горизонтальной плоскости. Он установил это в опыте, когда улей находился внизу радио-башни, а кормушка наверху. Ее показали пчелам-развведчицам, но они не смогли мобилизовать сборщиц. По мнению многих современных этологов и психолингвистов, это говорит о «закрытости» языка танцев, тогда как языки человека являются открытыми.
Почему только пчелы? «Кандидатами» на то, чтобы их «язык» был расшифрован, являются и другие общественные насекомые: муравьи, которые как и пчелы, являются перепончатокрылыми, а также термиты, которых иногда называют «белыми муравьями», хотя это — равнокрылые насекомые, и они являются близкими родственниками совсем не муравьев, а тараканов. И те и другие живут в почве, но о поведении термитов исследователям известно гораздо меньше, из-за их скрытного образа жизни. Муравьи же — всесветно распространенные общественные насекомые, их деятельность хорошо заметна, их легко содержать в лаборатории. Поведению этих насекомых посвящено огромное количество работ. Естественно, вопрос о способах их коммуникации давно интересовал исследователей.
Однако похоже, что природа поставила муравьев в более сложные условия, чем пчел. Если пчела может лететь к цели подобно крошечной наведенной ракете, руководствуясь такими сравнительно простыми сведениями как «координаты района в пространстве заданы, а ближний поиск точки надо осуществлять по известному заранее запаху», то муравью, чтобы найти заданное место, придется пробираться в дремучих травах или обыскивать веточки в кронах деревьев.
Представим, например, повседневную задачу, с которой сталкиваются хорошо знакомые всем рыжие лесные муравьи (те, что строят в лесу большие муравейники). Для того, чтобы обеспечить семью углеводной пищей, они собирают капли сладкой пади, выделяемой тлями и другими сосущими насекомыми. Каждый может наблюдать сотни муравьев, устремляющихся в крону дерева (березы, например) и спешащих обратно с наполненными брюшками, которые на солнце кажутся прозрачными. Однако лишь недавно мы выяснили, что в кроне муравьи не бродят беспорядочно по всем веткам, и не отталкивают друг друга. Каждая небольшая рабочая группа использует свой листок с колонией тлей. А это уже непростая задача — найти свой листок в огромной кроне дерева, или сообщить о вновь найденной колонии тлей на новом листке.
Нельзя, конечно, говорить о «муравьях вообще», так как их около десяти тысяч видов. Как правило, взрослые муравьи нуждаются в углеводной пище, а их личинки, находящиеся в гнезде, потребляют белковую пищу. Это может быть белок животного происхождения (например, различные приносимые в гнездо беспозвоночные животные), растительного (муравьи- жнецы собирают семена) — или даже продукт сложных ферментных превращений грибов, специально разводимых муравьями на кусочках листьев.
Среди разных видов муравьев есть муравьиные «приматы», которые строят муравейники высотой до полутора метров, с миллионным населением, и есть очень большое число видов, у которых гнездо представляет собой скромный земляной холмик, а то и вовсе норку, а численность семьи у них от нескольких десятков до нескольких сотен особей. Чтобы обеспечить такую семью, иногда нет необходимости удаляться от гнезда дальше, чем на 2–3 метра, а на таком расстоянии прекрасно действует и пахучий след. У таких муравьев разведчики, найдя пищу, мобилизуют из гнезда целую «толпу» так называемых пассивных фуражиров, которые могут бежать к цели по пахучей тропе. Такой процесс называется массовой мобилизацией. Кроме массовой мобилизации, существует и такой способ привлечения других членов семьи к нужному месту как муравьиные «тандемы»: один из фуражиров пристраивается «в хвост» другому и так, не теряя контакта, постоянно касаясь антеннами брюшка впереди идущего, доходит с ним до самой цели.
Есть вариант одиночной фуражировки: немногочисленные активные фуражиры быстро бегают и собирают пищу с довольно большой территории вокруг гнезда. Таковы, например, муравьи-бегунки.
Способы мобилизации членов муравьиной семьи на достижение цели, весьма многообразны. Вот как выглядят, например, действия пустынного муравья-жнеца рода Messor,который обнаружил полянку с большим количеством подходящих семян. Вернувшись в гнездо, разведчик уже находит там толпящихся у входа пассивных фуражиров ,которые в определенное время суток выходят из гнезда и ожидают на поверхности. Разведчик, совершив несколько кругов среди толпящихся фуражиров, уходит, указывая им направление к источнику пищи. Свита пассивных фуражиров сопровождает разведчика до обнаруженного им района сбора семян.
Г. М. Длусский обобщил и систематизировал сведения, касающиеся способов передачи информации муравьями, которые обнаружили богатый источник пищи. Мобилизация им определяется как процесс, в результате которого разведчик направляет фуражиров к конкретному участку, где он нашел что-либо, достойное внимания фуражиров, и выделяет следующие способы мобилизации:
1. Мобилизация тандемом (один муравей приводит другого, который движется почти вплотную, касаясь ведущего антеннами; явно это не самый эффективный способ мобилизации — был один муравей, стало два).
2. Мобилизация с помощью кинопсиса. Кинопсис — это реакция одних животных на возбужденные действия других. У муравьев разведчик своими возбужденными движениями привлекает внимание фуражиров, они смотрят, откуда разведчик приносит добычу, а затем сами идут в этом направлении.
3. Мобилизация приводом группы: разведчик приводит к пище цепочку фуражиров. Здесь муравьи используют ту же технику, что и при движении тандемом, группа движется «гуськом», касаясь друг друга, как слепцы на картине Брейгеля.
4. Мобилизация по следу: фуражиры самостоятельно отыскивают источник пищи по пахучему следу, оставленному разведчиком.
Задача исследователя, занимающегося коммуникацией муравьев, осложняется тем, что системы коммуникации у них довольно мобильны и включают как наследственные компоненты, так и составляющие, связанные с обучением. Система коммуникации, которую используют муравьи, тесно связана со способами ориентации, которые они предпочитают. В лабораторных эксприментах было показано, что одна и та же семья может использовать в темноте пахучий след, а на свету — зрительные ориентиры. При разных условиях муравьи могут предпочитать то ориентацию по пахучему следу, то по цепочке вех, то по точечному источнику света. У африканского муравья-портного выявлено пять систем мобилизации членов семьи из гнезда: мобилизация на источник пищи с использованием пахучего следа, обмена пищей и тактильных стимулов; мобилизация на новую территорию (пахучий след и удары антеннами); мобилизация на переселение, которая начинается с того, что пассивных членов семьи складывают в широко известную для муравьев «позу чемоданчика» и уносят; ближняя мобилизация на врагов («ближний бой»), с использованием пахучего следа; дальняя мобилизация на врагов («дальний бой»), которая обеспечивается сочетанием химических и тактильных стимулов и приводом особей в нужное место.
Если муравьи мобилизованы из гнезда на источник пищи, то интенсивность этого процесса тоже будет зависеть от многих факторов. Например, у муравьев-жнецов рода Рogonomyrmex это зависит от параметров самого источника пищи (расстояние до него, количество и величина семян), а также от присутствия враждебных семей и расстояния до них. У Monomorium venustum разведчики, для того чтобы заставить фуражиров выйти из гнезда, устраивают довольно сложную демонстрацию, состоящую из особых движений-виляний из стороны в сторону, толчков головой, ударов усиками, судорожных пробежек. По мере иссякания источника корма демонстрация упрощается: сначала отпадает виляние, затем удары усиками и, наконец, пробежки.
Муравьи могут использовать совершенно разные способы коммуникации, если они нашли пищу на разном расстоянии от гнезда. Это было выяснено в полевых экспериментах, проведенных в степях Тувы муравьями — древоточцами Camрonotus saxatilis. Эти крупные черные муравьи, хотя и называются древоточцами, в степях живут в подземных гнездах. Оказалось, что если разведчик нашел пищу в периферийной зоне кормового участка (10–15 м от гнезда), он не пытается привлечь к ней фуражиров и действует самостоятельно. Если пища находится на расстоянии 7–10 м, разведчик приводит к ней группы фуражиров «гуськом». В течение одного периода суточной активности (в жаркой каменистой степи это 3–4 часа) он успевает привести 2 группы, в каждой из которых до 6 особей. Если же пища находится на расстоянии до 6–7 м от гнезда, разведчик производит массовую мобилизацию по пахучему следу, но действует при этом оригинально: оставляет след не на ровной поверхности, а метит концом брюшка отдельно стоящие травинки (как собака «метит» столбики). Такой способ оставления следа был выявлен у муравьев впервые. Для того чтобы это проверить, проводился следующий эксперимент: на прямоугольнике 2.5 x 5 м, в дальнем конце которого располагалась кормушка, была удалена вся растительность, а вместо нее густо расставлены спички. Когда разведчик возвращался от кормушки в гнездо, каждую спичку, на которую он взбирался, заменяли новой, а спички, предположительно помеченные разведчиком, расставляли в ложном направлении. Тогда активированные разведчиком фуражиры, выйдя из гнезда, идут туда, куда ведут спички.
Все частные случаи способов коммуникации у муравьев весьма интересны и отражают их видовое разнообразие и разнообразие экологических условий, в которых эти насекомые решают различные поисковые задачи. Однако есть ли здесь «язык», поддающийся расшифровке, как у медоносной пчелы? Способны ли муравьи, подобно пчелам, к символической передаче абстрактной информации? Есть ли у них дистанционное наведение?
Однако до сих пор не было ни одного прямого ответа ни на один из перечисленных выше вопросов. Были высказаны лишь предположения о том, что процесс обмена информацией «про добычу и про путь» у многих видов муравьев может быть связан с тактильным, или антеннальным, кодом: муравьи подолгу обмениваются ударами антенн, нижнечелюстных щупиков и передних ног. Часто антеннальные контакты сопровождаются передачей от одного муравья к другому капли жидкой пищи — такой процесс называется трофаллаксисом. В 1899 г. немецкий зоолог Е. Васманн предложил гипотезу антеннального кода — своеобразного языка жестов, основанного на быстрых движениях антенн муравьев.
Были основания полагать, что антеннальный код является одним из путей дистанционного наведения у муравьев. Наблюдения за мобилизацией у тропических муравьев Eciton hamatum показали, что разведчик использует тактильные контакты для того, чтобы направить фуражиров к новому источнику пищи по меченой им тропе. С. И. Забелин (1979) в лабораторных опытах показал, что у муравья рода Taрinoma использование антеннальных контактов облегчает выбор правильного пахучего следа, ведущего к пище.
Первые попытки расшифровать антеннальный код муравьев принадлежат П. И. Мариковскому (1958), который описал и зарисовал 14 отдельных сигналов, дав им поведенческое обоснование. Он попытался выделить «слова», такие как «прошу дать поесть», «тревога» и т.п. Развитие техники киносъемки привело к появлению большого количества работ, главным образом, французских и немецких исследователей, посвященных исследованиям антеннального кода. Начало им было положено детальными исследованиями движений антенн, щупиков и ног и организацией последовательностей таких движений во время трофаллаксиса у пчел и ос, когда исследователи применяли модели головы насекомого с нанесенным запахом и вибрирующими антеннами. Эти ранние аналоги пчелы-робота имеют лишь исторический интерес, так как заметных результатов они не дали. Впоследствии было установлено, что развитие и становление последовательности движений антенн, щупиков и ног при трофаллаксисе происходит у муравьев постепенно после выхода из коконов, при контакте со взрослыми особями и является достаточно сложным процессом.
К началу 90-х годов интерес к исследованию комплексов движений муравьев во время предполагаемой передачи информации угас, так как стало ясно, что если у муравьев и есть «язык», то он не содержит таких четко выраженных структурных единиц, которые бы соответствовали фиксируемым ситуациям, как это имело место у пчел. Иными словами, прямой расшифровке «антеннальный код» муравьев не поддается.
Обратим внимание на то, что исследователи пытались расшифровать антеннальный код, не имея представления о том, могут ли вообще муравьи передавать информацию дистанционным путем. Между тем, как уже говорилось выше, муравьи могут столкнуться с невозможностью использовать такие сравнительно простые способы коммуникации как пахучий след или привод фуражиров к найденному источнику пищи. Такие ситуации могут возникнуть, если источник пищи найден далеко от гнезда или находится в достаточно сложно организованной среде — например, в кроне дерева.
Существование дистанционного наведения у муравьев было впервые выявлено мною в серии лабораторных экспериментов, проведенных в 1970 г. с муравьями-древоточцами Camрonotus herculeanus. Муравьи жили в искусственном гнезде на лабораторной арене, разделенной на две части: в меньшей помещалось гнездо, а в большей, скрытой от муравьев высокой загородкой, — 10 одинаковых искусственных «деревьев», каждое из которых имело 12 «веток», укрепленных в горизонтальной плоскости веером на одном «стволе». На конце каждой «ветки» помещалась кормушка, но только одна из 120 содержала сироп. Передать информацию о координатах этой единственной «правильной ветки» можно было только путем дистанционного наведения. Действие пахучего следа исключали, протирая спиртом все «ветки», которые посещали муравьи. Сначала на рабочую часть арены пропускали первую группу муравьев, а остальных не допускали, убирая мостики, соединяющие жилую и рабочую части арены. Затем к поискам допускали только тех муравьев, которые контактировали с первыми «разведчиками», но сами на установках раньше не были. Для того, чтобы узнавать муравьев «в лицо», их метили с помощью капель краски. Опыты, повторенные много раз с разными муравьями и варьированием положения «ветки» с кормушкой показали, что муравьи могут осуществлять дистанционное наведение. Так был продемонстрирован сам факт возможности передачи муравьями информации абстрактного характера дистанционным путем. Возможности муравьиного «языка», основанного на дистанционном наведении, были выявлены позднее с помощью принципиально нового подхода.

Библиография


Брайен М. Общественные насекомые. Экология и поведение. М.: Мир, 1986.
Дьюсбери Д. Поведение животных: Сравнительные аспекты. М.: Мир, 1981.
Линден Ю. Обезьяны, человек и язык. М.: Мир, 1981.
Лоренц К. Год серого гуся. М.: Мир, 1984.
Мазохин-Поршняков Г. А. Как оценить интеллект животных?//Природа. 1989. № 4.
Резникова Ж. И. Межвидовые отношения у муравьев. Новосибирск: Наука, 1983.
Резникова Ж. И. Интеллект и язык: Животные и человек в зеркале эксперимента. М.: Наука, 2000.
Резникова Ж. И., Рябко Б. Я. Язык муравьев и теория информации//Природа. 1988. № 6.
Резникова Ж. И., Рябко Б. Я. Теоретико-информационный анализ «языка» муравьев//Журнал общей биологии. 1990. Т. 51. № 5.
Резникова Ж. И., Рябко Б. Я. Передача информации о количественных характеристиках объекта у муравьев//Журн. высш. нервн. деят. 1995. Т 45. № 3.
Резникова Ж. И., Рябко Б. Я. Арифметические способности муравьев//Наука в России. 1997. № 4.
Резникова Ж. И., Рябко Б. Я. Экспериментальные исследования способности муравьев к сложению и вычитанию небольших чисел//Журн. высш. нервн. деят. 1999. Т.49. Вып.1.
Тинберген Н. Осы, птицы, люди. М.: Мир, 1970.
Фриш К. Из жизни пчел. М.: Мир, 1980.
Шеннон К. Математическая теория связи: Работы по теории информации и кибернетике. М.: ИЛ, 1963.
Hölldobler B., Wilson E. O. The Ants. Berlin: Sрringer Verlag, 1990.
Michie D. Ants: They really can talk//The Indeрendence on Sunday. 1998. November of 15.
Reznikova J. Intersрecific communication between ants//Behaviour. 1982. № 80.

  • ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗДЕЛА:
  • РЕДАКЦИЯ РЕКОМЕНДУЕТ:
  • ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ:
    Имя
    Сообщение
    Введите текст с картинки:

Интеллект-видео. 2010.
RSS
X