Brain Mechanism of Bees: अवघ्या १ मिलिग्रामचा मेंदू की सुपरकॉम्प्युटर? मधमाशी मानवी चेहरे कशी ओळखते? 

मधमाशीचं मुख्य वैशिष्ट्य हे आहे की ती शिस्तबद्ध, कष्टाळू आणि आपल्या समूहाशी प्रामाणिक असते. तिच्या गुणधर्मांविषयी बोलायचं झालं तर ती निसर्गातील सर्वांत उत्तम गणितज्ज्ञ आणि दिशादर्शक मानली जाते. मैलोनमैल दूर जाऊन फुलांमधील मध शोधणं आणि पुन्हा अचूकपणे आपल्या पोळ्यावर परतणं ही तिची दिनचर्या असते. यासाठी ती सूर्याचं स्थान, हवेचा वेग आणि पृथ्वीचं चुंबकीय क्षेत्र यांचा एकत्र वापर करते.

मधमाश्यांची दृष्टी आणि मेंदूचं तंत्रशास्त्र (Mechanism of Bees) 

मधमाश्यांच्या डोळ्यांची रचना माणसांपेक्षा पूर्णपणे वेगळी असते. त्यांच्याकडे संयुक्त डोळे (Compound Eyes) असतात, ज्यांना शास्त्रीय भाषेत ‘ओमाटिडिया’ (Ommatidia) म्हटलं जातं. एका मधमाशीच्या डोळ्यात हजारो लहान लेन्स असतात. या वैशिष्ट्यामुळे त्यांना अल्ट्राव्हायोलेट (UV) प्रकाश सहज दिसतो, जो मानवी डोळ्यांना दिसत नाही. फुलांवर असणारे बारीक नक्षीकाम (Nectar Guides) या अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशामुळे मधमाशांना स्पष्ट दिसतात. एवढंच नाही, तर त्यांचा फ्लिकर फ्युजन रेट (flicker fusion rate) माणसांपेक्षा खूप जास्त असतो; म्हणजेच अत्यंत वेगाने घडणाऱ्या हालचाली किंवा चित्र त्या अगदी स्पष्टपणे पाहू शकतात. पण, मग मधमाशीच्या मेंदूत असलेलं हे तंत्र संशोधकांना सापडलं कसं?

प्रयोगाची सुरुवात: एक साधा प्रश्न (How Bees recognize humans)

रोजच्या धावपळीत फुलांभोवती फिरणाऱ्या मधमाश्यांना माणसांचे चेहरे ओळखण्याची प्रत्यक्ष आयुष्यात कोणतीही गरज नसते. पण, २०१० मध्ये ‘जर्नल ऑफ एक्सपेरिमेंटल बायोलॉजी’मध्ये प्रसिद्ध झालेल्या एका प्रयोगाने संपूर्ण वैज्ञानिक जगताला हादरवून सोडलं. ही गोष्ट सुरू होते ऑस्ट्रेलियातील ‘मोनाश युनिव्हर्सिटी’ आणि फ्रान्समधील ‘युनिव्हर्सिटी ऑफ टूलूस’च्या संशोधकांपासून.

​काही वर्षांपूर्वी ऑस्ट्रेलियन संशोधक ॲड्रियन डायर (Adrian Dyer) यांनी एका अभ्यासात मधमाशांना मानवी चेहऱ्यांची छायाचित्र दाखवली होती. जेव्हा मधमाशी विशिष्ट चेहऱ्याच्या चित्रावर बसायची, तेव्हा तिला साखरेच्या पाण्याचं गोड बक्षीस दिलं जायचं. सरावानंतर मधमाशा तोच फोटो निवडू लागल्या. मात्र, फ्रान्समधील युनिव्हर्सिटी ऑफ टूलूसचे शास्त्रज्ञ मार्टिन गुइर्फा (Martin Giurfa) यांच्या मनात एक शंका निर्माण झाली:

“मधमाशा खरोखरच मानवी चेहरा म्हणून तो फोटो ओळखत आहेत की साखरेच्या लालसेने एखाद्या फुलातील नक्षीकामाप्रमाणे (Floral Pattern) केवळ एका वेगळ्या आकृतीला प्रतिसाद देत आहेत?”

​या कोड्याचं उत्तर शोधण्यासाठी मार्टिन गुइर्फा यांनी ॲड्रियन डायर आणि ओरॉर आवार्ग-वेबर (Aurore Avargues-Weber) यांच्यासोबत एका नव्या प्रयोगाची आखणी केली.

ठिपके, रेषा आणि चेहऱ्याची भौमितिक भाषा (Facial structure)

संशोधकांनी या वेळी वास्तविक फोटोंऐवजी अत्यंत सोपी, भौमितिक चित्रं तयार केली, जी जेमतेम चेहऱ्यासारखी दिसत होती. या चित्रांमध्ये दोन ठिपके (डोळे), एक छोटी उभी रेघ (नाक) आणि खाली एक मोठी आडवी रेघ (तोंड) काढली होती.

त्यांनी मधमाशांना या चित्रांच्या दोन वेगवेगळ्या आवृत्त्या दाखवल्या:

• पहिली आवृत्ती: ज्यामध्ये डोळे, नाक आणि तोंड एकमेकांच्या खूप जवळ होते.

• दुसरी आवृत्ती: ज्यामध्ये हे अवयव एकमेकांपासून दूर अंतरावर होते.

मधमाश्यांना ठराविक अंतर असलेल्या चित्राकडे जाण्याचं प्रशिक्षण देण्यात आलं आणि बरोबर निवड केल्यास त्यांना साखरेचं पाणी दिलं गेलं. मधमाश्यांनी त्यांच्या सूक्ष्म निरीक्षणाच्या जोरावर ही रचना पटकन आत्मसात केली. यानंतर प्रयोगात एक मोठं वळण आलं. संशोधकांनी साखरेचं बक्षीस पूर्णपणे थांबवलं आणि चित्रांची जागा बदलून पुन्हा परीक्षा घेतली. जर मधमाश्या केवळ साखरेच्या वासाने किंवा अन्नाच्या आशेने येत असत्या तर त्या गोंधळल्या असत्या. पण, बक्षीस नसतानाही मधमाश्या थेट त्याच चित्रावर जाऊन बसल्या, ज्या चित्रातील अवयवांचं परस्पर अंतर त्यांनी आधी शिकलं होतं. यावरून हे स्पष्ट झालं की, मधमाश्यांच्या मेंदूने त्या चित्राचं भौमितिक गुणोत्तर (Geometric Ratio) आणि अवयवांची जागा तंतोतंत लक्षात ठेवली होती!

कधीही न पाहिलेल्या चेहऱ्यांची चाचणी:

प्रयोगाचा पुढचा टप्पा अधिक रंजक होता. आता प्रश्न असा होता की, मधमाश्यांनी फक्त ते एकच चित्र ओळखलं होतं की त्यांना ‘चेहरा कसा असतो’ यामागचा मूळ नियम (General Rule) समजला होता?

हे तपासण्यासाठी संशोधकांनी मधमाश्यांना चित्रांच्या अशा पाच नव्या जोड्या दाखवल्या, ज्या त्यांनी आयुष्यात कधीही पाहिल्या नव्हत्या. एका बाजूला चेहऱ्यासारखी योग्य रचना असणारं नवीन चित्रं होती, तर दुसऱ्या बाजूला तेच ठिपके आणि रेषा अस्ताव्यस्त मांडल्या होत्या (उदा. नाक वर, डोळे खाली).

नवल म्हणजे, मधमाश्यांनी कोणत्याही संकोचाशिवाय पुन्हा एकदा योग्य रचना असलेल्या ‘चेहऱ्यासारख्या’ चित्राचीच निवड केली! त्यांनी चित्राची पाठांतर केलेली नव्हती, तर ‘दोन डोळे वर, मध्ये नाक आणि खाली तोंड’ ही चेहऱ्याची मूलभूत संरचना (Basic Structural Pattern) शिकून घेतली होती.

जेव्हा संशोधकांनी खऱ्या मानवी चेहऱ्याच्या फोटोंमध्ये बदल केले; म्हणजे फोटोंमधील डोळे, नाक आणि तोंडाच्या जागा विस्कटून टाकल्या, तेव्हा मधमाशांनी त्या फोटोंना पूर्णपणे दुर्लक्षित केलं. यावरून हे सिद्ध झालं की, मधमाश्या माणसांना वैयक्तिकरीत्या (Individual Person) ओळखत नव्हत्या, तर चेहऱ्याच्या अवयवांची ‘सापेक्ष रचना’ (Relative Positioning of Features) टिपत होत्या.

राईएवढा मेंदू आणि आधुनिक तंत्रज्ञान (AI & Future Tech)

माणसांच्या मेंदूत चेहरे ओळखण्यासाठी ‘फ्युसिफॉर्म फेस एरिया’ (Fusiform Face Area – FFA) नावाचा एक संपूर्ण स्वतंत्र आणि गुंतागुंतीचा भाग राखीव असतो. मानवी मेंदू अब्जावधी न्यूरॉन्स वापरून चेहऱ्याचे भाव, त्वचा, वय आणि व्यक्तीची ओळख पटवतो. मात्र, मधमाशीकडे एवढा मोठा मेंदू नसतानाही, तिने अत्यंत मर्यादित चेतातंतू (Nervous System) वापरून चेहऱ्याची ओळख पटवण्याची ही कला साधली. मधमाशीचा मेंदू संपूर्ण चित्रावर प्रक्रिया करत बसण्याऐवजी फक्त मुख्य बिंदूंमधील अंतर आणि त्यांची दिशा (Spatial Order) मोजतो. हे तंत्र मानवी मेंदूपेक्षाही अधिक जलद आणि कमी ऊर्जेत काम करतं.

या संशोधनाचा सर्वांत मोठा फायदा मानवी तंत्रज्ञानाला झाला आहे. आज आपण मोबाईल अनलॉक करण्यासाठी किंवा सुरक्षा व्यवस्थेत जे ‘ऑटोमॅटिक फेस रेकग्निशन सिस्टम’ (Automatic Facial Recognition Systems) वापरतो, त्यांना काम करण्यासाठी खूप मोठ्या डेटाबेसची, विकसित प्रोसेसरची आणि विजेची गरज असते. डॉ. मार्टिन गुइर्फा यांच्या या शोधाने कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) संशोधकांना एक नवी दिशा दिली. जर एक राईएवढा मेंदू असलेला कीटक केवळ अवयवांच्या अंतराचा विचार करून चेहरे ओळखू शकतो, तर आपण संगणकांनाही एवढंच हलकं (Lightweight Algorithm) बनवू शकतो! यामुळे भविष्यात कमी बॅटरीवर चालणारे छोटे रोबोट्स, सुरक्षा कॅमेरा आणि सूक्ष्म ड्रोन्स (Micro Drones) तयार करणं शक्य होणार आहे, जे अत्यंत कमी कम्प्युटिंग पॉवरमध्ये चेहरे किंवा वस्तू सहज ओळखू शकतील.