Hoe het bestuderen van robotduivennavigatie mijn mening over hun intellect

Hoe het bestuderen van (robot)duivennavigatie mijn mening over hun intellect veranderde

Onderschatten we duiven? Mabeline72/Shutterstock

De fietsinfrastructuur in Nederland is fantastisch en fietsers in mijn woonplaats Utrecht zouden de gelukkigste ter wereld zijn als er niet één ding was: duiven.

Het ene moment trap je in de zon met een koel briesje in je gezicht, en het volgende moment breek je en slinger je. Een duif wandelde terloops je pad op, schijnbaar onbewust van het gevaar waarin hij zich bevond. Toen ik opgroeide, vroeg ik me vaak af hoe dom ze moesten zijn om blindelings tegen het verkeer in te lopen. Vele jaren later verbaasde ik me opnieuw over het intellect van duiven, maar deze keer in een nieuw artikel in het tijdschrift PLOS Biology over collectieve intelligentie en vliegroutes.

Hoewel dit onderzoek over het algemeen suggereerde dat mijn vooroordelen wel eens juist zouden kunnen zijn, suggereerden sommige details in de bevindingen van mijn nieuwe studie dat duiven wellicht intelligenter zijn dan waar ik ze krediet voor gaf.

Enkele jaren geleden, toen ik nog steeds niet onder de indruk was van het intellect van duiven, stuitte ik op een onderzoekspaper uit 2017 van biologen Takao Sasaki en Dora Biro. Hun studie schetste hoe duiven terug naar huis vliegen wanneer ze worden losgelaten van een specifieke locatie. In het begin vinden de duiven een enigszins omweg. Daarna, bij elke opeenvolgende vrijlating, leken ze zich precies dezelfde weg te herinneren en te reproduceren.

Maar Sasaki en Biro toonden aan dat wanneer naïeve duiven werden gekoppeld aan meer ervaren duiven, hun nieuwe route iets efficiënter was. Gedurende verschillende generaties vervingen de onderzoekers de meest ervaren duif in een koppel door een naïeve. Terwijl stabiele paren steeds dezelfde (meer omslachtige) routes bleven vliegen, zorgde generatiewisseling ervoor dat elke generatie iets dichter bij de meest directe route van A naar B kwam.

Sommige wetenschappers hebben dit opgevat als een voorbeeld van cumulatieve cultuur. Dit is nieuw gedrag dat via sociaal leren wordt doorgegeven aan anderen, waardoor prestaties verbeteren en in de loop van de tijd worden herhaald om opeenvolgende verbeteringen te genereren. Dit laatste concept staat in de psychologie ook bekend als een ratel.

Of de cumulatieve duivencultuur hetzelfde is als de onze, wordt nog steeds heftig besproken door wetenschappers. Deze duiven en hun cumulatieve routeverbeteringen interesseerden me echter wel en ik wilde weten hoe ze dat deden. Sasaki en Biro suggereerden dat de duiven informatie konden verzamelen en hun prestaties konden evalueren.

Ik, aan de andere kant, vroeg me af of er een pad kon zijn naar cumulatieve routeverbeteringen waar geen intellect voor nodig was. Ik ging over op computersimulatie en ontwikkelde een vereenvoudigd model van vogelnavigatie. Ik wilde robotduiven maken die routeverbeteringen konden laten zien zonder communicatie of complexe gedachten.

Het model van de robotduif bestond uit vier componenten. Duiven weten ongeveer waar hun thuis is door gebruik te maken van de zon en het magnetisch veld van de aarde (we weten dit omdat mensen magneten op de koppen van duiven hebben geplakt, wat hun navigatie verstoorde). Ze lijken ook graag samen te vliegen en het op één lijn brengen van hun reisrichting is een cruciaal onderdeel van het zwermgedrag. Het derde element was het routegeheugen. Wanneer ze van dezelfde plek worden losgelaten, vliegen duiven dezelfde weg naar huis, blijkbaar met behulp van herkenningspunten langs de route. Tot slot hebben hun vliegroutes de neiging om continuïteit te vertonen. Dit vermindert de kans op abrupte scherpe bochten, waardoor grillige patronen worden vermeden.

Net zoals Sasaki en Biro deden met echte duiven, liet ik mijn robotduiven solo, in paren en met generatiewisselingen “vliegen”. In elke generatie werd de meest ervaren robot vervangen door een naïeve. Ondanks het feit dat het sterk vereenvoudigde versies van duiven waren (zonder communicatie of gedachten), vlogen de robots met succes van A naar B, onthielden ze eigenaardige paden en vertoonden ze cumulatieve verbeteringen.

Het leuke van computermodellen is dat je ze kapot kunt maken om te zien hoe ze werken. Door de instellingen van de robots aan te passen, kon ik de omstandigheden laten zien waarin paren met generatiewisselingen het over het algemeen beter deden dan paren in een controleconditie (zonder generaties). Ik kon ook elk van de componenten uitschakelen om te laten zien dat doelrichting, sociale nabijheid en routegeheugen nodig waren voor cumulatieve routeverbeteringen.

De laatste vraag was waarom pinguïns in de studie van Sasaki en Biro steeds efficiëntere routes vonden. Een deel hiervan ligt voor de hand. Elke nieuwe naïeve robotduif kon een vastgesteld pad leren van zijn meer ervaren collega. Dit verklaart echter niet waarom de routes beter werden. Het blijkt dat naïeve duiven hier eigenlijk ervaren duiven hielpen.

Ze hadden geen vooropgezet pad om te volgen, maar ze wisten wel ongeveer waar het doel was. Hierdoor waren ze net iets meer geneigd om van de route af te wijken in de richting van het doel, waardoor de route van het nieuwe paar subtiel iets efficiënter werd.

Het onderzoek toonde aan dat cumulatieve routeverbeteringen over generaties kunnen optreden zonder communicatie of complexe gedachten. Het berust op het ruwe idee van de duiven waar het doel is, hun geheugen voor eerdere paden en hun neiging om bij elkaar te blijven.

Betekent dit dat duiven echt dom zijn?

Mijn model produceerde soortgelijke paden als de duivengegevens van Sasaki en Biro en toonde aan dat vogels op een domme manier konden werken. Dat gezegd hebbende, waren de parameterschattingen van het model behoorlijk gevarieerd. Ze waren ook subtiel verschillend wanneer duiven alleen vlogen, in stabiele paren of met generatiewisselingen.

Dit betekent dat duiven geen automaten zijn: individuele vogels gedroegen zich op verschillende manieren en ze hebben zich misschien zelfs aangepast aan de omstandigheden. Hoewel het gedrag van duiven over het algemeen overeenkomt met het model, kunnen ze ook slimme dingen doen die het model niet vastlegt.

Een voorbeeld hiervan is te vinden in een onderzoek uit 2021 door ingenieurswetenschapper Gabriele Valentini en collega’s, met behulp van gegevens van Sasaki en Biro. Zij analyseerden wie het “leiderschap” op zich neemt in paren van naïeve en ervaren duiven. Ze ontdekten dat navigatie in paren verrassend democratisch is, waarbij zowel naïeve als ervaren duiven het initiatief nemen tot het verkennen van routeverbeteringen.

Dat klinkt zeker alsof het een vorm van intelligentie zou kunnen zijn – zelfs als die nieuwe routes soms per ongeluk een fietspad kruisen.

Het Gesprek

Edwin Dalmaijer werkt niet voor, voert geen advies uit over, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.

Ubergeek Loves Coolblue

Zou je na het lezen van deze artikel een product willen aanschaffen?
Bezoek dan Coolblue en ontdek hun uitgebreide assortiment.