Материали за програмата, Интелигентност на мравки, мравки
Дискусията трябва да се основава на експерименти с двоично дърво. Преброяването и особено аритметичните способности са трудни при обяснение на схемата на експериментите, поне трябва да се започне не с тях, а с прилагането на идеите на теорията на информацията за изучаване на комуникацията, тоест с нов методологичен подход, който направи възможно е да се открие мравка "език". Тези експерименти са обобщени в книгата на Ж. И. Резникова „Интелигентност и език. Животните и човекът в огледалото на експеримента ”(Москва: Наука, 2000). По-долу е онова, което касае тези експерименти.
Информационно-теоретичен подход към изучаването на езика на животните. Същността на този подход е, че при експериментите тестваните животни са помолени да предадат предварително количеството информация, известно на експериментатора, и се измерва времето, прекарано за нейното предаване, т.е. изчислява се скоростта на предаване на информация. Изхождаме от факта, че освен такива свойства на езика като производителност, символика, преносимост, езикът трябва да има още нещо - размерът на съобщението трябва да бъде пропорционален на количеството информация в него.
Нека обясним това изискване. След строгата концепция за "количество информация", въведена от К. Шанън в края на 40-те години, бяха изучени много естествени човешки езици и беше установено, че на всички тези езици дължината на съобщението е пропорционална на количеството на информацията, която съдържа. Това означава, че две страници от книга могат да съберат два пъти повече информация от една.
Каква е информацията за Шанън? В експеримента „глави или опашки“ са възможни два еднакво вероятни резултата: хвърлената монета пада нагоре или с герб, или с номер. Ако някой ни каже резултата от такъв експеримент, той ще предаде 1 бит информация (битът е единица информация). Като цяло, ако експериментът има n еднакво вероятни резултати и ни се каже неговият резултат, тогава получаваме log 2 n бита информация.
Съвременната теория и практика за изграждане на комуникационни системи се основава на разглежданата концепция за информация (основната работа на Шанън е наречена „Математическа теория на комуникацията“). По-късно се оказа, че същата стойност играе фундаментална роля в психологията, лингвистиката и други области.
В описаните експерименти мравките биха могли да получават храна само ако си предават помежду си количеството информация, посочено от експериментатора. Когато мравките трябваше да предават дистанционно информация за един от 120 „клона“, те предаваха log 120 = 7 бита информация.
В нова поредица от експерименти на мравките се предлагаше храна в специален лабиринт, наречен „двоично дърво“. В най-простия случай тя се състоеше от една вилица, на чиито върхове имаше хранилки: едната празна, другата със сироп. За да го намерят, мравките трябваше да си казват информацията „върви наляво“ или „тръгни надясно“, т.е. 1 бит информация. Максималният брой вилици в експериментите достигна 6 и само в горната част на една от тях имаше хранилка със сироп, останалите бяха празни. При такива експерименти мравките биха могли бързо да намерят храна, ако получат информация за последователността на завъртанията от типа „LPLPPL“ (ляво, дясно и т.н.). С 6 вилици в лабиринта, те трябваше да предадат 6 бита информация. В експериментите беше изключено използването на ароматна пътека от мравките. За да познаят мравките „на очи“, те бяха маркирани с отделни цветни марки.
Оказа се, че при решаването на сложни проблеми сред мравките има постоянни работни групи, състоящи се от един разузнавач и 4-7 фуражи. Във всеки експеримент беше измерена общата продължителност на контактите между разузнавачи и фуражи в гнездото, след като разузнавачите се върнаха там и намериха храна. В същото време фуражниците са принудени да действат независимо: разузнавачът е заловен с пинсета и временно поставен в буркан.
При експерименти с двоично дърво количеството информация (в битове), необходимо за избор на правилния път в лабиринта, е равно на броя на разклоненията. Оказа се, че при три вида мравки с групова организация на доставката на храна, връзката между времето на контакт между разузнавача и фуражниците и количеството предадена информация (броят на разклоненията) е близка до линейната, и се описва с уравнението t = ai + b, където t е времето за контакт, a е коефициент на пропорционалност, равен на скоростта на предаване на информация (брой битове в минута), и b е константа, въведена, тъй като мравките могат да предават информация, която не е пряко свързано с възложената задача, например да сигнализира „яжте храна“. Веднага отбелязваме, че скоростта на предаване на информация на мравките е поне 10 пъти по-ниска от тази на хората - около 1 бит в минута.
Една от най-важните характеристики на даден език и интелигентността на говорещите трябва да се разглежда способността бързо да се забелязват модели и да се използват за кодиране, „компресиране“ на информация. Тогава размерът на съобщението за някакъв обект или явление трябва да бъде колкото по-малък, толкова по-прости са, т.е. колкото повече модели имат. Например, за човек е по-лесно да запомни и предаде последователността на завоите по пътя към целта „LP LP LP LP LP LP LP“ (отляво надясно и т.н. 7 пъти), отколкото по-кратък, но неподреден последователност "PLLPPLPLP". Оказа се, че езикът на мравките и тяхната интелигентност им позволяват да използват прости модели на „текст“, за да го компресират (тук „текст“ е последователност от завои по пътя към хранилката).