Интеллект насекомых (англ. Insect intelligence, также англ  Insect cognition) — способность насекомых к обучению или осваиванию навыков на основе обобщения информации (преимущественно при помощи мозга) с их последующим рациональным использованием в условиях, отличных от исходных.

 Насекомые имеют крошечный мозг, количество количество нейронов в котором составляет около 1 млн (тогда как человеческий мозг содержит около 86 млрд нейронов).

По этой причине в течение длительного времени им уделялось очень мало внимания в сравнительной психологии, в которой большинство учёных занимались исследованием интеллекта млекопитающих.

Тем не менее, на основании ряда проведённых исследований было установлено, что насекомые обладают общими и специализированными когнитивными способностями, сопоставимыми с когнитивными способностями многих позвоночных животных.

Появление в конце XX столетия новых методов в нейронауках стимулировало рост исследований, касающихся интеллекта насекомых.

Обучение при поисках пищи

В зависимости от времени года и ареала обитания насекомых распределение используемых ими источников пищи в пространстве и времени часто существенно варьирует.

Если бы насекомые использовали одни и те же стратегии поиска корма во всех условиях, то им в ряде случаев пришлось бы тратить намного больше времени на добычу пищи.

Если бы насекомые могли эффективно находить источники пищи при помощи универсальных неизменных стратегий, то такие стратегии после доведения их до совершенства применялись бы ими постоянно, и необходимости в обучении не было бы.

Однако в результате исследований учёные установили, что в большинстве случаев стратегии поиска пищи значительно варьируют в различных поколениях насекомых, но при этом стратегию каждого отдельного насекомого, используемую им в течение своей жизни, довольно легко предсказать.

Таким образом, каждое насекомое может приспосабливаться к конкретным условиям или применять наиболее эффективную стратегию.

Муравьи-фуражиры запоминают расположение источников пищи и время, когда в них скапливается наибольшее количество пищи.

Муравьи-разведчики запоминают расположение найденных ими мест для создания новых гнёзд, к которым они приводят других муравьёв из своей колонии.

Кроме того, при продолжении поисков муравьи-разведчики избегают тех мест, которые уже были ими обследованы.

Пчёлы обладают способностью узнавать источники пищи, используя обонятельные, зрительные и осязательные ориентиры.

Земляные шмели при фуражировке способны эффективно и быстро решать чрезвычайно сложную задачу коммивояжёра с использованием эвристических алгоритмов, подобных тем, которые используют люди.

Отдельные особи у насекомых часто выполняют различные задачи быстрее и эффективнее в том случае, если им до этого уже приходилось решать такие же задачи (это же справедливо по отношению к другим животным).

Данная закономерность обнаруживается даже в тех случаях, когда общая структура поведения насекомых генетически запрограммирована.

Так, миграции колоний муравьёв вида Temnothorax albipennis всегда имеют одну и ту же структуру, однако они происходят быстрее и эффективнее в тех случаях, когда участвующие в них особи уже имеют опыт аналогичных действий.

Муравьи и пчёлы также способны обучаться передвижению по лабиринтам и в целом ориентироваться на местности, окружающей их гнёзда.

 Муравьи не просто обладают способностью обучаться, они используют в своей деятельности абстрактные идеи.

Так, муравьёв можно приучить всегда выбирать источник пищи, обозначенный определённой геометрической фигурой (к примеру, треугольником), причём размер, цвет и форма этой фигуры не имеют для них значения..

Помимо этого, насекомые обучаются определённым навыкам обращения с источниками пищи.

Особенно это заметно у пчёл, отдельные особи которых используют разные техники сбора пыльцы с одного и того же вида цветов.

Шмели и некоторые виды бабочек при сборе пищи придерживаются определённых маршрутов, запоминаемых каждой особью независимо от других.

Общественные насекомые способны запоминать запах своей колонии, а также узнавать членов своей семьи, причём в некоторых случаях они узнают их при помощи зрения.

Хотя реагирование насекомых на феромоны часто считается врождённой формой поведения, в некоторых случаях оно не является таковой: шмели способны обучаться интерпретировать оставленные на цветах феромоны как сигналы о наличии или отсутствии вознаграждения; рабочие особи муравьёв рода Camponotus способны отличать углеводородные выделения своей матки от выделений других маток.

В целом, учёные считают, что обучение у насекомых является столь же неотъемлемой частью их существования, что и у позвоночных животных.

Обучение может быть классифицировано на процедурное и декларативное.

Процедурное обучение состоит в запоминании определённой последовательности действий, которое происходит в результате ассоциирования некоторого стимула с некоторой реакцией.

Декларативное обучение, напротив, предусматривает запоминание особенностей окружающей среды. Полученные в результате декларативного обучения знания могут оказывать влияние на поведение животного в различных обстоятельствах.

Декларативное обучение считается более сложной проблемой по сравнению с процедурным обучением, и его существование у любых животных является предметом дискуссий среди учёных.

Тем не менее, учёными были представлены многочисленные доказательства того, что насекомые могут приобретать знания, которые в дальнейшем используются ими по-разному в зависимости от конкретных обстоятельств.

Например, пчёлы вытягивают хоботки, когда чувствуют запах знакомого цветка, но при других обстоятельствах, когда они чувствуют тот же самый запах в улье, они улетают из него к известному им источнику пищи.

Пчёлы и осы также могут выполнять «обучающие полёты» вокруг новых источников пищи или вокруг знакомого места в тех случаях, когда происходит изменение ориентиров.

Это свидетельствует о том, что пчёлы и осы осознают ограниченность имеющихся у них знаний и в случае необходимости предпринимают активные усилия для получения новых знаний.

Отдельные особи у насекомых часто выполняют различные задачи быстрее и эффективнее в том случае, если им до этого уже приходилось решать такие же задачи (это же справедливо по отношению к другим животным).

Данная закономерность обнаруживается даже в тех случаях, когда общая структура поведения насекомых генетически запрограммирована.

Так, миграции колоний муравьёв вида Temnothorax albipennis всегда имеют одну и ту же структуру, однако они происходят быстрее и эффективнее в тех случаях, когда участвующие в них особи уже имеют опыт аналогичных действий.

Муравьи и пчёлы также способны обучаться передвижению по лабиринтам и в целом ориентироваться на местности, окружающей их гнёзда.

Муравьи не просто обладают способностью обучаться, они используют в своей деятельности абстрактные идеи.

Так, муравьёв можно приучить всегда выбирать источник пищи, обозначенный определённой геометрической фигурой (к примеру, треугольником), причём размер, цвет и форма этой фигуры не имеют для них значени.

Помимо этого, насекомые обучаются определённым навыкам обращения с источниками пищи.

Особенно это заметно у пчёл, отдельные особи которых используют разные техники сбора пыльцы с одного и того же вида цветов.

Шмели и некоторые виды бабочек при сборе пищи придерживаются определённых маршрутов, запоминаемых каждой особью независимо от других.

Общественные насекомые способны запоминать запах своей колонии, а также узнавать членов своей семьи, причём в некоторых случаях они узнают их при помощи зрения. Хотя реагирование насекомых на феромоны часто считается врождённой формой поведения, в некоторых случаях оно не является таковой: шмели способны обучаться интерпретировать оставленные на цветах феромоны как сигналы о наличии или отсутствии вознаграждения; рабочие особи муравьёв рода Camponotus способны отличать углеводородные выделения своей матки от выделений других маток.

В целом, учёные считают, что обучение у насекомых является столь же неотъемлемой частью их существования, что и у позвоночных животных.

В качестве одного из важнейших критериев определения уровня развития интеллекта животных в науке часто принимается использование ими простейших орудий.

Способность некоторых видов муравьёв использовать орудия была открыта учёными в 1970-е годы, однако это открытие привлекло к себе меньше внимания, чем открытие использования орудий обезьянами шимпанзе в 1960-е годы.

Исследователи выделяют две категории применения орудий муравьями: для транспортировки пищи и для борьбы с конкурентами.

Муравьи родов Aphaenogaster и Pogonomyrmex погружают кусочки опавших листьев, древесины, сухую грязь в жидкую или желеобразную (например, в раздавленную гусеницу или гнилую ягоду) пищу, а затем переносят их в свой муравейник.

Такой способ позволяет примерно в десять раз увеличить количество переносимой пищи по сравнению с тем количеством, которое один муравей может перенести без использования приспособлений.

Муравьи рода Aphaenogaster используют данный способ транспортировки пищи и для обмана своих конкурентов.

Кампонотусы, формики и другие более сильные муравьи, находящиеся поблизости, прогоняют их от добычи, поэтому Aphaenogaster не могут уносить найденный корм в зобике.

В таких случаях Aphaenogaster подкрадываются к добыче, бросают на неё кусочек листа или грязи и тут же убегают. Спустя одну-две минуты они осторожно возвращаются к этому орудию и утаскивают его в своё гнездо.

Муравьи родов Dorymyrmex, Tetramorium и муравьи-жнецы бросают маленькие камешки или кусочки земли в гнёзда конкурентов – соперничающие муравьиные колонии или в гнёзда пчёл-галиктов.

В первом случае это позволяет получить конкурентное преимущество в борьбе за пищу благодаря отрезанию путей к ней для соперников, во втором случае пчёлы, охраняющие вход в норку, вылезают из неё, бросаются в атаку на большую группу муравьёв и погибают в неравном бою.

Одна из важнейших нерешённых проблем в психологии – понимание сущности связи между сенсорным вводом и сознательным восприятием информации, получаемой через сенсорный ввод.

Первая часть данного процесса исследована достаточно подробно, тогда как вторая часть понимается исследователями плохо.

• Общепринятая в науке точка зрения состоит в том, что воспринимать нечто означает создавать ментальную репрезентацию, которая, как правило, базируется исключительно на внутренней нейронной репрезентации.
• Альтернативная точка зрения состоит в том, что восприятие основывается не на внутренней репрезентации, а на действии.

Согласно альтернативному подходу, воспринимать нечто означает активно моделировать объект восприятия, так что восприятие определяется внутренним знанием (накапливаемым филогенетически и онтогенетически) того, как свойства сенсомоторного аппарата приводят к изменениям в сенсорном вводе во время перцепционного моделирования (примером может служить движение глаз у людей).

Несмотря на то, что исследования интеллекта насекомых и других животных тесно связаны с исследованиями мозга, ряд учёных отмечает недостаточность использования редукционистского подхода для изучения когнитивных способностей.

Анна Дорнхаус и Найджел Фрэнкс указывают на то, что физики изучают гидродинамические свойства жидкостей на более высоком уровне, чем атомы, из которых состоят эти жидкости.

Точно так же, по их мнению, когнитивным биологам следует не ограничиваться изучением взаимодействия между нейронами, а рассматривать интеллектуальную деятельность животных на более высоком уровне с учётом окружающей среды и эволюционного развития.

Результаты исследований показывают, что насекомые могут по-разному реагировать на одни и те же стимулы в зависимости от контекста.

Они обладают способностью вырабатывать абстрактные категории и распространять выводы, сделанные из воздействия на них определённых стимулов в определённых контекстах, на другие стимулы в других контекстах.

Пчёлы могут решать задачу отрицательного распознавания образов (negative pattern discrimination task), при которой они не получают вознаграждения за комбинацию стимулов, за каждый из которых по отдельности вознаграждаются.

Это умение распространяется и на те случаи, в которых стимулы воздействуют на разные органы чувств (например, один стимул воздействует на зрение, а другой – на обоняние).

Данный факт означает, что обработка информации в мозгу насекомого производится не отдельными модулями, а централизованно.

Нейробиологические исследования показывают, что интеграция обрабатываемой информации происходит в грибовидных телах – частях мозга насекомых, в которые поступает информация из других участков мозга.

Результаты научных исследований подтверждают способность насекомых и членистоногих (пауков) к таким сложным когнитивным операциям, как концентрация, прогнозирование и планирование .

Муравьи Temnothorax обладают способностью собирать разнородную информацию об особенностях мест для размещения гнёзд и делать на её основе качественные заключения с использованием взвешенной аддитивной модели – самой эффективной стратегии принятия решений на основе обобщения информации.

Насекомые способны находить путь к своим гнёздам с использованием векторных навигационных карт на основе хранимой ими информации, в особенности на тех маршрутах, которые они используют многократно, а некоторые виды насекомых способны также использовать когнитивные карты.

Эти способы ориентации насекомых имеют очень большое сходство со способами ориентации, используемыми людьми.

Таким образом, насекомые демонстрируют способность обучаться сложной обработке полученной при помощи разных органов чувств информации путём её категоризации, обобщения и интеграции.

Они также могут обучать своих сородичей, подстраивая своё поведение в соответствии с успехами, достигнутыми своими «учениками».

Кроме того, они способны использовать орудия.

В этой связи некоторые учёные полагают, что насекомые обладают своеобразным сознанием или субъективным опытом, поскольку аналогичное поведение у людей представляется невозможным без наличия сознания.

Однако эта точка зрения является спорной.

Подобно позвоночным животным, насекомые усваивают разную информацию с разным успехом.

Например, пчёлы могут запоминать некоторые цвета источников пищи с первого раза, тогда как другие цвета они могут запомнить только после нескольких демонстраций.

Кроме того, связь между стимулированием с использованием определённых раздражителей и сопутствующим вознаграждением устанавливается довольно быстро, тогда как стимулирование с использованием других раздражителей запоминается насекомыми только после продолжительного срока или не запоминается никогда.

Этот факт свидетельствует о той значительной роли, которую сыграла экология в развитии у насекомых способности к усваиванию информации.

При идеальных условиях пчёлы способны запоминать запахи, цвета и наиболее подходящие техники сбора пищи для нескольких видов цветков и сохранять эту информацию до конца своей жизни.

Кроме того, пчёлы способны запоминать 40-50 пространственно-временных координат различных источников пищи. При этом бабочки способны запоминать только один вид цветка за один раз.

И даже у пчёл способность к запоминанию информации зависит от временных рамок её усваивания, а также от сходства стимулов или задач. То есть количество ассоциаций в памяти пчёл зависит не только от её ёмкости, но и от способа демонстрации информации, которую им нужно запомнить.

Таким образом, в одних случаях насекомые проявляют значительную сообразительность, в других – не могут справиться с решением простейших задач.

Так, муравьи, пчёлы и шмели очень легко обучаются находить нужный путь в сложных лабиринтах, причём муравьи в некоторых случаях справляются с решением данной задачи с такой же высокой скоростью, что и крысы, известные своей сообразительностью.

Однако когда насекомым, хорошо обученным проходить определённые лабиринты, предлагали пройти те же самые лабиринты в обратном направлении, они не могли воспользоваться обретёнными знаниями и начинали обучаться их прохождению заново.

При этом крысы, в отличие от насекомых, очень быстро понимают, как нужно действовать при прохождении в обратном направлении уже пройденных ими ранее лабиринтов

В целом учёные установили две закономерности, касающиеся интеллектуальных ограничений насекомых:

• Общественные насекомые обучаются гораздо быстрее, чем одиночные.
• Среди насекомых одного и того же вида имеются и чрезвычайно сообразительные, и достаточно несмышленые особи. При этом подавляющее большинство популяции составляют особи со средними психическими качествами.

Среди насекомых одного и того же вида имеются и чрезвычайно сообразительные, и достаточно несмышленые особи. При этом подавляющее большинство популяции составляют особи со средними психическими качествами.

Наряду с индивидуальным решением сложных задач, общественные насекомые используют групповой интеллект.

Ряд проблем, стоящих перед колониями насекомых, превосходит возможности сбора и обработки информации отдельными особями.

Эти проблемы решаются совместными усилиями множества насекомых. Например, колония медоносных пчёл, каждая из которых имеет длину около 1,5 сантиметра, способна эффективно находить источники пищи и места для размещения гнёзд на территории площадью более ста квадратных километров.

Колония муравьёв Temnothorax albipennis после разрушения старого муравейника может найти место для нового, сделав оптимальный выбор среди множества альтернатив, даже если каждый отдельный муравей до этого побывал всего в одном или двух местах за пределами своего старого муравейника.

Все колонии общественных насекомых эффективно распределяют отдельных особей в соответствии с меняющимися условиями и оптимальным образом компенсируя потерю большого количества рабочей силы.

В этих целях колонии общественных насекомых собирают и хранят большой массив информации.

Благодаря коммуникации между отдельными особями насекомые используют информацию, собранную их сородичами, и часто используют специализированные каналы связи для передачи информации тем особям, которые способны ее использовать по назначению.

Благодаря этому достигается колоссальное увеличение сенсорных возможностей отдельных особей. Кроме того, информация может накапливаться в гнезде и в феромоновых метках на пути к источникам пищи или на самих источниках пищи.

Распределение задач между отдельными особями осуществляется с использованием алгоритмов, которые учитывают не только различия между особями, но и их способность изменять своё поведение посредством обучения.

Алгоритмы, используемые колониями общественных насекомых для распределённого решения задач, имеют большое сходство с механизмами взаимодействия между нейронами головного мозг .

Благодаря использованию коллективных стратегий насекомые преодолевают когнитивные ограничения, которые имеются у каждой отдельной особи.

В процессе своей жизнедеятельности общественные насекомые, как и ряд других видов животных, постоянно принимают коллективные решения. Конрадт и Роупер предложили классифицировать принимаемые животными решения на комбинированные и консенсусные.

Комбинированное групповое принятие решений состоит в выборе одного из двух или более вариантов действий каждым животным по отдельности без согласования с сородичами.

При этом действия каждого животного в определённой степени зависят от действий остальных членов группы, а общий результат их действий оказывает влияние на состояние всей группы животных как единого целого. К данной категории относятся многие решения, касающиеся фуражировки социальных насекомых, а также очистки гнёзд от мусора.

После принятия комбинированного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы они могут продолжать борьбу за контроль.

Например, у многих эусоциальных насекомых матки и рабочие особи соперничают за производство потомства мужского пола и уничтожают яйца, отложенные соперницами. У одних видов насекомых контроль захватывают матки, у других – рабочие особи.

Консенсусное групповое принятие решений предполагает предварительное согласование действий всеми членами группы при выборе одного из двух или более возможных взаимоисключающих решений.

После того как решение принято, вся группа подчиняется ему. К данной категории относятся решения, касающиеся перемещения колоний социальных насекомых, в том числе выбор времени и места для создания новых гнёзд.

После принятия консенсусного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы те из них, чьи индивидуальные оптимальные действия противоречат этому решению, отказываются от их выполнения и подчиняются воле коллектива. Данное явление характеризуется как «издержки консенсуса» (consensus costs)