Пернатые «биороботы»: в чем мозг голубя превосходит искусственный интеллект

Однако мыслительные способности этих птиц часто превосходит даже искусственный интеллект самых совершенных роботов.

Когда на Земле еще не было людей, дикие голуби селились в горных ущельях, на обрывистых берегах рек или в прибрежных скалах. В поисках пищи птицы отправлялись за десятки километров от гнезда. Чтобы найти дорогу обратно, они развили сразу несколько сложнейших систем ориентировки.

С появлением на планете людей, разбрасывавших вокруг себя вкусный мусор, голуби сменили место жительства и стали непременными спутниками человека. Homo sapiens быстро оценили нежное голубиное мясо и, чтобы не тратить время на охоту, приручили этих птиц — раньше всех остальных пернатых. По оценкам археологов, это произошло от 5 до 10 тысяч лет назад. Примерно тогда же люди поняли, что в своих целях можно использовать и интеллектуальные способности голубей. И до сих пор эти пернатые во многих отношениях умнее даже специальных механизмов, придуманных человеком. Мы выяснили, в чем машины, созданные людьми, уступают пернатым «биороботам».

Зоосправка

Сизый голубь
Columba livia

Класс — птицы
Отряд — голубеобразные
Семейство — голубиные
Род — голуби

Сизые голуби появились в Южной Азии, но благодаря людям распространились по всей планете. В дикой природе живут 3–5 лет, в неволе — до 15 и больше. Голуби формируют одну пару на всю жизнь и вместе заботятся о потомстве.

Нейросети: распознавание и оценка произведений искусства

В 1995 году биологи из японского Университета Кэйо показали голубям по 10 картин Пабло Пикассо и Клода Моне. После такой короткой тренировки птицы уверенно отличали полотна этих мастеров от множества других и очень редко путали двух художников.

В 2009 году те же исследователи доказали, что голуби могут не только узнавать произведения искусства, но и оценивать их качество. Ознакомившись с 22 картинами детей из Токийской начальной школы, получившими низшую или высшую оценку, пернатые критики научились очень точно предсказывать, какой балл комиссия из 10 человек поставит за другие работы.

Подобные задачи лишь на первый взгляд кажутся простыми: распознающее картины известных художников приложение для смартфонов появилось только в 2017 году. И хотя оно работает на основе нейросетей — одной из самых передовых созданных людьми технологий, — пока приложение способно классифицировать лишь простейшие образы. Об оценке качества картин разговор даже не идет.

Компьютерная диагностика: поиск онкологических проблем

Все время, когда голуби не спят, они ищут, чем бы поживиться, осматривая землю сантиметр за сантиметром. В 2015 году врачи из Калифорнийского университета в Дэйвисе решили приспособить навыки голубей на благо человечества. Зарождающиеся раковые опухоли на снимках очень похожи на зернышки, крошки и прочие знакомые птицам объекты. За 15 дней тренировки голуби научились отыскивать злокачественные образования груди с точностью до 85%. Это едва ли не больше, чем у самых квалифицированных экспертов-онкологов, а компьютерные системы сегодня и вовсе не способны решать такие задачи.

Преимущество голубей определяется не только опытом: в отличие от человека, их глаза содержат не три пигмента, поглощающих свет разных цветов, а пять. Это позволяет голубям различать гораздо больше оттенков, поэтому птицы лучше замечают малейшие изменения в тканях.

Функционал

Служебные обязанности

Почтовые голуби

Однажды (в конце Х века н. э.) халиф Аль-Азиз захотел черешни. Ее доставили из Ливана в Каир в мешочках, привязанных к лапам 600 голубей. В XII веке сирийский султан Нур ад-Дин и вовсе создал скоростную поч ту, распорядившись построить в регионе множество голубятен. Удобный сервис стал возможен благодаря голубиному «домоседству»: где бы птицы ни оказались, они всегда хотят вернуться обратно. Поэтому «службы доставки» массово вывозили голубей в разные города, и если требовалось отправить послание на родину пернатых, просто выпускали птицу с привязанным к шее письмом. Голубиная почта оставалась самым быстрым способом доставки сообщений вплоть до XIX века: голуби легко переносят письма на расстояния около 300 километров, летя со средней скоростью 50–70 км/ч.

Голуби-шпионы

В 1907 году немецкий аптекарь Юлиус Нойброннер сконструировал миниатюрные камеры, автоматически делавшие снимки через определенные интервалы. Во время Первой и даже Второй мировых войн такие устройства прикрепляли на шею голубям, чтобы фотографировать вражеские части.

Голуби-спасатели

В конце XX века береговая охрана США попыталась использовать голубей для поисково-спасательных операций. Птиц обучали отличать цвета спасательных лодок и жилетов и помещали в контейнеры на днище вертолета. Завидев объект нужного цвета, голубь клевал расположенную рядом кнопку. Хотя птицы находили утопающих с вероятностью около 60% — для людей эта цифра не превышает 30%, — проект закрыли из-за недостатка финансирования.

Источники ценных солей

Сегодня голубиный помет — большая проблема для городов, где живут тысячи птиц. Содержащаяся в экскрементах мочевая кислота разрушает памятники и здания. Но в XVI–XVIII веках помет считался невероятно ценным удобрением для бахчевых культур в Иране и виноградников в Италии и Франции. В Англии и Америке из него получали селитру для пороха.

GPS: ориентация на местности

Для поиска дороги и в городе, и в «дикой природе» современный человек изобрел навигатор. А вот навигационные способности голубей на порядок превосходят искусственные системы. Чтобы находить дорогу к гнезду в скалах или ориентироваться в мегаполисах, пернатые используют сразу несколько собственных умений. Так, они отлично запоминают даже самые неприметные ориентиры.

Но не только визуальные подсказки помогают птицам не заблудиться. В клювах голубей есть микроскопические частицы, благодаря которым птицы отлично чувствуют направление и интенсивность линий магнитного поля Земли. По этим параметрам пернатые безошибочно находят те места, где они уже были. Люди неоднократно пытались научить роботов ориентироваться на местности при помощи магнитного поля, но из-за того что его показатели все время немного изменяются, добиться стабильного результата не получается. Полная же карта магнитного поля океанов и земной коры была создана Европейским космическим агентством в ходе программы Swarm лишь в начале 2018 года.

Голуби не только анализируют магнитную составляющую ландшафта, но и… нюхают его. В 2011 году исследователи из Пизанского университета перевезли группу птиц за 50 км от дома. Часть пернатых транспортировали в изолированных контейнерах, другие дышали воздухом, который поступал снаружи. Дорогу домой нашли только птицы из первой группы. Но если перед вылетом ученые лишали голубей обоняния, промывая ноздри сульфатом цинка, птицы правильно пролетали лишь начальный этап пути. Авторы полагают, что по дороге в новое место птицы, ориентируясь на запахи, составляют в голове карту местности, которую некоторое время даже могут «подгружать» из памяти. Как выяснили немецкие орнитологи в том же году, «направляющей» у голубей является правая ноздря — вероятно, потому, что в ней информация об ароматах проходит первичную обработку, чтобы отправиться напрямую в левое полушарие, к зонам мозга, ответственным за навигацию. Среди роботов есть всего пара прототипов, способных распознавать запах, но ориентироваться по нему они не могут. При этом ни люди, ни большинство других животных вовсе не способны использовать «ароматическую» карту местности.

Наконец, в 2013 году американские геологи нашли доказательства, что голуби слышат звук очень низкой частоты — инфразвук, который ухо человека не улавливает. Инфразвук возникает из-за движений земной поверхности, а его распространение очень сильно зависит от температуры воздуха и направления ветров. В итоге каждое место «звучит» для голубей по-своему, и это также помогает им находить дорогу. Теоретически и роботы могли бы ориентироваться по инфразвуку, но для этого нужно составить чрезвычайно подробные инфразвуковые карты. Подобный проект неизбежно будет очень дорогим, и неясно, окупится ли он. Так что пока за эту работу никто не взялся.

Многоядерный процессор: переключение с одной задачи на другую

Жизнь среди скал, полеты на дальние расстояния и постоянный поиск пищи научили голубей многозадачности. Долгое время ученые полагали, что за этот навык ответственна сложная кора головного мозга млекопитающих. У птиц такой зоны нет вовсе, однако в 2017 году биологи Рурского университета в Бохуме выяснили, что голуби способны крайне быстро переключаться с задачи на задачу, причем в эксперименте это были тесты на определение цвета и формы фигур.

Как полагают ученые, секрет голубиных суперспособностей — в сверхплотном расположении нейронов. Благодаря такой геометрии мозга, информация передается от клетки к клетке очень быстро, что компенсирует отсутствие «продвинутых» структур.

У современных компьютеров скорость переключения между разными задачами высока, однако для этого инженерам потребовалось придумать огромное количество всевозможных ухищрений. Голуби реализуют ту же функцию на порядок экономнее, ведь их мозг целиком умещается на подушечке указательного пальца.