Une recherche récente a démontré que les abeilles ont la capacité de comprendre la valeur quantitative du « rien », et de positionner correctement le zéro dans une ligne de nombre séquentiels.

Il s’agit là de la toute première preuve montrant qu’un cerveau d’insecte peut effectivement comprendre le concept de ce qu’est le zéro. Ces résultats ont des implications sur notre compréhension de la manière dont le traitement des nombres complexes a évolué. Plus généralement, cela peut nous aider à concevoir de meilleures solutions d’intelligence artificielle, qui fonctionnent dans des environnements complexes.

Les cerveaux des abeilles sont minuscules, mais ils suffisent à leur faire comprendre que le zéro, est un nombre. Il faut savoir qu’il y a quatre étapes de compréhension du concept du zéro dans la culture humaine, l’histoire, la psychologie, l’apprentissage numérique et mathématique.

Première étape : comprendre que le zéro est comme l’absence de quelque chose, comme par exemple : il y a zéro (pas de) nourriture dans votre assiette. Cette première étape est probablement activée à un stade précoce du traitement visuel.

Deuxième étape : comprendre le zéro comme étant « rien » contre « quelque chose », comme par exemple la présence ou l’absence de lumière dans une pièce. « Rien » est ainsi traité comme une catégorie comportementale significative.

Troisième étape : comprendre que zéro peut avoir une valeur numérique, et appartient à l’extrémité inférieure de la droite numérique. Par exemple : 0 < 1 < 2 < 3, etc. (où le signe « < » signifie bien entendu « inférieur à »).

Quatrième étape : comprendre que zéro peut être affecté d’une représentation symbolique, qui peut être utilisée dans les mathématiques et les calculs modernes, par exemple : 1 – 1 = 0.

La nouvelle étude présentée par les scientifiques, montre que les abeilles ont atteint la troisième étape de compréhension du concept du zéro. Cela signifie donc que l’abeille rejoint maintenant les quelques espèces d’élite qui ont démontré une compréhension du zéro à ce niveau avancé.

Tandis que seulement certains singes et un perroquet gris du Gabon ont su démontrer leur capacité à apprendre ou à comprendre spontanément le concept du zéro, c’est la première fois qu’un tel niveau de traitement cognitif des nombres a été observé chez un insecte.

Mais pourquoi se préoccuper du zéro ?

L’importance du zéro à travers l’histoire humaine ne doit pas être sous-estimée : les barres de comptage chinoises utilisaient un espace vide pour aider à représenter un espace réservé dans les valeurs, mais le zéro est passé inaperçu en tant que nombre ayant une valeur quantitative pendant des siècles. Par exemple, les chiffres romains n’ont pas de symbole pour le zéro.

Ce n’est qu’en 628 après J.-C. que le zéro a eu une trace écrite qui l’indiquait comme étant un nombre à part entière, une « trace » laissée par le mathématicien indien Brahma Gupta, dans son livre Brahmasputha Siddhanta. Il s’agit du tout premier manuscrit à fournir des règles à utiliser lors de calculs impliquant le zéro. Le tout premier enregistrement du zéro symbolique (0) que nous connaissons aujourd’hui, provient d’une inscription indienne sur le mur d’un temple à Gwalior, en Inde (en 876). Les chiffres arabes, avec l’idée moderne du zéro, n’ont pas atteint l’ouest jusqu’en 1200.

Il est intéressant de noter que bien qu’il ait fallu des siècles pour que le concept du zéro soit pleinement compris et utilisé dans la culture humaine, les abeilles ont appris à appliquer la connaissance des nombres pour démontrer une compréhension de ce nombre, en une journée seulement.

Comment les chercheurs ont questionné les abeilles à propos du zéro :

Les abeilles se nourrissent souvent dans des environnements complexes et ont développé des solutions de traitement visuel adaptées à cette vie. Lors de la recherche, les scientifiques ont testé le traitement des nombres chez les abeilles, en les entraînant individuellement avec des appareils spéciaux (leur fournissant une récompense sucrée en cas de réussite), afin de leur apprendre les règles de « moins de », tout en considérant les chiffres 1 à 6.

Une abeille individuelle, devait choisir entre deux nombres à chaque fois qu’elle revenait à l’expérience. Par exemple, une abeille se voyait présenter deux nouveaux nombres (par exemple 3 contre 4, 1 contre 2, 2 contre 5, etc.), jusqu’à ce qu’elle ait atteint, au cours de nombreux événements d’apprentissage, une précision d’au moins 80% pour choisir le nombre le plus bas.

Une fois que l’abeille a atteint ceci (le nombre le plus bas), elle se verrait présentée avec le stimulus précédemment invisible d’un « ensemble vide » représentant donc le zéro.

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Une abeille choisit l’option du zéro. Crédits : Scarlett Howard/RMIT University

Les abeilles entraînées à la règle du « inférieur à » préféraient donc visiter l’ensemble vide plutôt que tout autre nombre supérieur. Cela signifie que les abeilles comprennent qu’un ensemble vide est plus petit qu’un ensemble contenant des éléments réels.

Lors de différentes expériences, d’autres abeilles ont pu déterminer que le zéro était à l’extrémité inférieure du continuum numérique et ont démontré des effets numériques de distance. Les effets de distance numériques sont démontrés lorsque la précision augmente, à mesure que la différence entre deux nombres augmente.

L’étude a également démontré que, même si les abeilles pouvaient totalement faire la différence entre zéro et un (ou d’autres nombres), elles avaient de la facilité à reconnaître le zéro plus rapidement, lorsque l’autre nombre était plus grand. Comme par exemple dans le cas du zéro et du six.

La prochaine étape dans le domaine de la recherche sur le traitement du zéro, sera de comprendre comment ces petits cerveaux, apparemment simples (comme ceux des abeilles), représentent l’idée du zéro dans le sens neurologique du terme.

« Les compétences numériques avancées des abeilles et d’autres animaux posent la question de savoir comment leur cerveau transforme ce « rien » en un concept abstrait du zéro. Cette recherche sur les abeilles a soulevé de nombreuses nouvelles questions dans le domaine, et montre également que la taille et la complexité du cerveau ne déterminent pas entièrement l’intelligence et, en particulier, la capacité numérique », explique Andreas Nieder, expert en compétences numériques chez les animaux à l’Université de Tübingen (Allemagne).

Sources : Science (1 & 2)

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