无所不能的 MATLAB | 这些乌鸦比您想象的要聪明

科技 2024-11-13 18:04 澳大利亚

| 作者 Lisa Harvey

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小嘴乌鸦是一种原产于欧洲的聪明鸟类。最近，它们以另一种方式展示了自己值得称赞的聪明才智。这类乌鸦之前曾展示其交流、使用工具和解决问题的能力，而现在它们又可以在自己显赫的履历上再添一项技能了：它们会大声数数！嗯，至少不逊于蹒跚学步的幼儿。

在发表于《科学》杂志上的一项研究中，德国图宾根大学的研究人员分享了新发现的乌鸦技能：这些聪明的鸟类可以大声数到四，展示了一种以前被认为是人类独有的数字认知形式。

图宾根大学的神经科学家、论文作者之一 Diana Liao 告诉 NPR，“我们的研究表明，乌鸦具有用声音计数的能力，这和幼儿在这一重要发育阶段的表现一样。”

这项研究发现，乌鸦通过一个口头统计系统使用简化版的“计数”方法。乌鸦能够将特定发声与数值联系起来，展示了理解和响应听觉提示的能力。

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学习数数

三只乌鸦在一个装有触摸屏显示器、红外光屏障和自动喂食器的黑暗密室中接受训练。它们被训练根据播放的特定录音发出不同数量的声音（鸣叫声）：吉他和弦表示一声，收银机的声音表示两声，鼓声表示三声，而频率音则对应于四次鸣叫声。此外，还为它们提供了这些数字的视觉提示。

试验设计和表现。(A) 发声任务的程序。在此示例中，乌鸦被提示发出三声鸣叫。(B) 视觉（彩色阿拉伯数字）和听觉（频谱图显示的不同声音）提示乌鸦发出一定数量的叫声。(C) 三只乌鸦对视觉提示的行为表现。水平虚线表示随机水平 (1/7)。(D) 对听觉提示的行为表现；布局与 (C) 相同。(E) 视觉和听觉提示下每个提示目标数字的平均表现。(F) (C) 和 (D) 中显示的表现函数的宽度（标准差）。误差条代表均值的标准误差 (SEM)。图片所有权：Liao、Nieder 等人。

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乌鸦在数数能力方面表现出了惊人的准确性，数到 1 时的成功率达到了 100%，数到 2 时的准确率也达到了 60%。然而，数字 4 似乎给乌鸦带来了不小的挑战，准确率只有 40%。而且，乌鸦经常像蹒跚学步的幼儿一样发脾气，以表示它们更喜欢较低的数值。

这项研究最吸引人的一个地方是观察到了预料中的乌鸦反应。研究人员使用 MATLAB 计算反应时间和随后的发声间隔，并通过统计分析来比较不同的时间间隔。

乌鸦发出的声音越多，发声前的反应时间就越长，这表明它们经过了深思熟虑的心理计划和组织过程。与发出一声鸣叫相比，它们在发出三声鸣叫之前停顿的时间更长。反应时间如下所示。

反应时间与即将发声次数之间的关系。(A) 发声序列的时间间隔。（上图）四次发声试验的时间线示例。反应时间从显示器显示（左侧）一直延续到发声 1（振荡图 1）。第 2 至第 4 声后是“确认”啄的声音。（下图）乌鸦发出的 4 次发声的时序对齐频谱图。(B) 相关时间间隔的会话持续时间 [如 (A) 中所示]。(C) 四种目标发声次数的指令提示后发出第一声的反应时间。图片所有权：Liao、Nieder 等人。

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研究人员使用 MATLAB 进行一个线性混合效应模型拟合，以评估响应分布的准确度和宽度。研究小组在 MATLAB 中使用了一种称为高斯支持向量机的有监督机器学习方法，以研究序列中的第一次发声能否预测即将出现的发声次数。他们发现确实能预测。

这项研究表明，人们可以更深入地了解某些鸟类如何交流和处理信息。科学家们旨在通过揭开鸟类智力的神秘面纱，探索人类和乌鸦共同认知能力的进化起源，尽管人类和乌鸦的大脑结构在经过数百万年的进化后已存在巨大差异。

众所周知，乌鸦是一种聪明的鸟类，对乌鸦的研究让人们得以一窥鸟类思维的复杂运作。通过揭秘乌鸦的计算能力，研究人员为更深入地了解自然界各种形式的智慧铺平了道路。

所以，那首关于乌鸦数数的童谣（https://en.wikipedia.org/wiki/One_for_Sorrow_(nursery_rhyme)）并不是荒诞离奇的！我们可以通过乌鸦获得很多研究成果。

要阅读整篇研究论文，请参阅 DOI：10.1126/science.adl098。

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*本文内容采用了大模型翻译

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMTUzODUxMA==&mid=2651849082&idx=2&sn=cac7430dcd7109c9f2ed0c927010e9e2

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