Введение в психологию Аткинсон Смит Бем (стр. 99 из 278)

Когнитивные карты и абстрактные понятия

Одним из первых сторонников когнитивного подхода к научению был Эдвард Толмэн. Он изучал то, как крысы заучивают путь через сложный лабиринт (Tolman, 1932). По его мнению, крыса, пробегающая по сложному лабиринту, не заучивает последовательность из реакций типа «повернуть налево» или «повернуть направо», а формирует когнитивную карту — мысленное представление о схеме лабиринта.

В более новых исследованиях найдены убедительные подтверждения наличия у крыс когнитивной карты. Рассмотрим лабиринт, изображенный на рис. 7.9. Он состоит из центральной платформы с восемью одинаковыми рукавами, расходящимися от нее радиально. В каждой пробе экспериментатор помещает пищу в конце каждого рукава; крысе надо научиться пройти каждый рукав (и получить там пищу), не возвращаясь ни в один из рукавов дважды. Крысы замечательно учатся этому; после 20 проб они практически никогда уже не заходят в один и тот же рукав дважды. (Они справляются с этим, даже если лабиринт пропитывают лосьоном после бритья, чтобы уничтожить запаховые признаки тех рукавов, где еще осталась пища.) Самое важное, что крысы редко пользуются стратегиями, которые предпочли бы люди, например, прохождение рукавов в определенном порядке, скажем по часовой стрелке. Крыса проходит рукава в случайном порядке, и это говорит о том, что она заучила не жесткую последовательность реакций. Что же тогда она заучила? Видимо, крыса выработала картоподобную репрезентацию этого лабиринта, в которой определены пространственные отношения рукавов, и в каждой пробе она мысленно отмечает каждый посещенный ею рукав (Olton, 1979, 1978).

Рис. 7.9. Лабиринт для изучения когнитивных карт. В конец каждого рукава кладут пищу, и задача крысы — найти всю пищу, не повторяя свои пути. Показанная здесь схема отражает совершенное научение: крыса посетила каждый рукав лабиринта только один раз, съев все, что она там нашла; она ни разу не вернулась в пустой рукав.

В более новых исследованиях, где участвовали приматы, а не крысы, получены еще более сильные свидетельства в пользу сложных мысленных репрезентаций. Особенно примечательны исследования, показавшие, что шимпанзе могут приобретать абстрактные понятия, хотя когда-то считалось, что эта сфера принадлежит только человеку. В типичном эксперименте шимпанзе учились использовать в качестве слов пластиковые значки различных форм, величин и цветов. Они, например, смогли заучить, что один значок означает «яблоки», а другой — «бумага», причем физического сходства между значком и объектом не было. Из того, что шимпанзе могут заучивать эти обозначения, следует, что они понимают такие конкретные понятия, как «яблоко» и «бумага». Больше впечатляет то, что они могут приобретать и абстрактные понятия, например «такой же», «другой», «причина». Так, шимпанзе могут научиться использовать свой значок «такой же», когда им показывают либо два значка «яблоко», либо два значка «апельсин», и свой значок «другой», когда им показывают значок «яблоко» и значок «апельсин». Сходным образом, шимпанзе, видимо, понимают причинные отношения. Они используют значок «причина», когда им показывают немного резаной бумаги и ножницы, но не когда им показывают целый лист бумаги и ножницы (Premack, 1985a; Premack & Premack, 1983).

<Рис. При помощи методики, разработанной Премэком, экспериментатор тестирует способность шимпанзе пользоваться языком путем манипулирования с пластиковыми значками, представлящими конкретные слова.>

Инсайт в научении

В недавнем прошлом, пока многие ученые пытались изучать сложное научение у видов, очень далеких от человека (у крыс и голубей), другие сочли, что лучшее подтверждение сложного научения следует искать у других видов приматов. Среди таких ученых был Вольфганг Кёлер, работы которого с шимпанзе, проведенные в 1920-х годах, и сегодня не утратили своей актуальности. Кёлер ставил перед шимпанзе задачи, оставлявшие некоторое пространство для догадок (инсайта), поскольку ни один из элементов задачи не был скрыт от глаз шимпанзе (в отличие от работы раздатчика пищи в ящике Скиннера, которую животное наблюдать не могло). Как правило, Кёлер помещал шимпанзе в огороженное пространство, а аппетитный фрукт, чаще — банан, находился вне досягаемости. Чтобы заполучить фрукт, животному надо было использовать находящийся рядом предмет в качестве инструмента. Обычно шимпанзе решал эту задачу и делал это способом, предполагавшим наличие у него некоторой способности к инсайту. Вот типичное изложение Кёлера:

«Султан [самый умный шимпанзе Кёлера] сидит на корточках у прутьев клетки, но не может достать лежащий снаружи фрукт при помощи только имеющейся у него короткой палки. Более длинная палка лежит за прутьями, примерно в двух метрах в стороне от объекта и параллельно решетке. Ее нельзя схватить рукой, но можно придвинуть ближе с помощью маленькой палки (иллюстрацию похожей задачи с несколькими палками см. на рис. 7.10). Султан пытается достать фрукт с помощью меньшей палки. Когда это не получается, он отрывает кусок проволоки, который торчит из сетки его клетки, но тоже напрасно. Затем он смотрит вокруг (в ходе этих тестов всегда было несколько длинных пауз, во время которых животные тщательно просматривали всю видимую зону). Неожиданно он опять подбирает короткую палку, подходит к прутьям клетки прямо напротив длинной палки, подтягивает ее к себе с помощью "приспособления", хватает ее и идет с ней к месту напротив цели (фрукта), которую он и достает. С того момента, когда его взгляд падает на длинную палку, его действия составляют неразрывное целое, без пробелов, и хотя выуживание большой палки при помощи маленькой можно представить как полное и отдельное действие, из наблюдений ясно, что оно появляется внезапно после периода замешательства и сомнения — пристального оглядывания, — который несомненно имеет отношение к финальной цели и немедленно переходит к завершающему действию по достижению конечной цели» (Koehler, 1925, р. 174-175).

Рис. 7.10. Задача с несколькими палками. При помощи короткой палки шимпанзе притягивает к себе палку достаточно длинную, чтобы добраться до кусочка фрукта. Она научилась решать эту задачу, поняв связь между палками и кусочком фрукта.

Некоторые аспекты поведения этих шимпанзе отличаются от поведения кошек у Торндайка или крыс и голубей у Скиннера. Во-первых, решение было внезапным, а не явилось результатом постепенного процесса проб и ошибок. Во-вторых, после того как шимпанзе решила задачу, с этих пор она будет решать ее с малым числом ненужных движений. Это существенное отличие от крысы в ящике Скиннера, которая продолжает совершать ненужные реакции во многих пробах. Далее, шимпанзе у Кёлера могли легко переносить выученное на новую ситуацию. В одной задаче, например, Султана не сажали в клетку, но несколько бананов поместили слишком высоко, чтобы он мог до них дотянуться (рис. 7.11). Для решения этой задачи Султан сложил один на один несколько разбросанных вокруг ящиков, взобрался на этот «постамент» и ухватил бананы. В последующих задачах, если фрукты снова оказывались слишком высоко, Султан находил другие предметы для постройки подставки; в некоторых случаях он использовал стол и небольшую лестницу, а один раз Султан притянул самого Кёлера и использовал экспериментатора как подставку.

Рис. 7.11 Шимпанзе конструирует подставку. Чтобы добраться до бананов, свисающих с потолка, шимпанзе ставит ящики один на один и делает подставку.

Таким образом, у решения шимпанзе есть три важнейших особенности: внезапность; повторяемость после того, как оно один раз найдено; возможность его переноса. Эти особенности не свойственны поведению типа «проб и ошибок», которое наблюдали Торндайк, Скиннер и их коллеги. Скорее, решения шимпанзе отражают мысленные пробы и ошибки. То есть животное формирует мысленную репрезентацию задачи, манипулирует компонентами этой репрезентации, пока не нападает на решение, и затем реализует его в реальном мире. Решение потому и кажется внезапным, что умственные процессы обезьяны недоступны исследователям. Само решение сохраняется в дальнейшем, поскольку мысленная репрезентация со временем не исчезает. И это решение можно переносить на другие ситуации, поскольку репрезентация либо достаточно абстрактна, чтобы охватить не только первоначальную ситуацию, либо достаточно податлива, чтобы распространить ее на новую ситуацию.

Из работы Кёлера следует, что комплексное научение часто состоит из двух фаз. В начальной фазе задача решается, чтобы получить само решение; на второй фазе это решение сохраняется в памяти и воспроизводится каждый раз, когда возникает сходная проблемная ситуация. Следовательно, комплексное научение изначально связано с памятью и мышлением (это темы следующих двух глав). Кроме того, такое двухфазное строение характерно не только для научения шимпанзе, но и для многих случаев сложного научения у человека. Действительно, попытка моделировать человеческое научение была недавно включена в программы исследований по искусственному интеллекту (Rosenbloom, Laird & Newell, 1991).