Изучение способности животных к обобщению и абстрагированию
3. Перенос правила выбора на стимулы другой модальности (кроссмодальный перенос). Этот способ оценки уровня обобщения особен но важен, поскольку его рассматривают как одно из доказательств наличия у животных мысленных представлений о свойствах предметов и событий окружающего мира. Одной из первых такую способность наблюдала в своих экспериментах Н. Н. Ладыгина-Котс (1925).
Детенышу шимпанзе, который успешно освоил выбор по сходству, показывали образцы — фигурки разной формы, но предметы, с которыми следовало сравнивать образец, были спрятаны в мешок. Их он должен был выбирать на ощупь, засунув в него руку. Обезьяна успешно выполнила этот тест.
Таким образом, при таком кроссмодальном переносе обезьяна смогла сопоставить информацию, полученную через разные сенсорные каналы (зрение и осязание), и установить соответствие стимулов.
На основе уже сформированного обобщения животные (не только приматы, но и врановые птицы, а также некоторые другие виды) способны к кроссмодальному переносу, который базируется на сопоставлении признаков разных категорий.
Одним из первых это доказал О. Келер (Koehler, 1956) в опытах на попугаях. Он обучил попугая жако особому виду выбора по образцу: тот должен был открывать кормушки до тех пор, пока не находил кормушку с одной «единицей» приманки, если перед этим ему подавали единичный звуковой сигнал, или же отыскивал кормушку с двумя «единицами» подкрепления, когда сигналов было два. Когда этот навык был достаточно упрочен, перед птицей поставили пять кормушек. На крышках трех из них по-прежнему ничего не было, а на двух других были изображены одна или две точки. Без всякого дополнительного обучения попугай сбрасывал крышку с одной точкой, если слышал единичный звуковой сигнал, и крышку с двумя точками, если сигналов было два. Следовательно, попугай смог обобщить информацию о величине множеств разной природы (образцом было число последовательных звуковых сигналов, а для сравнения давали карточки с разным числом объектов на них, т.е. зрительные стимулы). Попугай смог использовать эту информацию, когда надо было сделать выбор между стимулами, принадлежащими другой модальности — зрительной.
В описанных выше экспериментах были использованы приемы, позволяющие оценить способность животных к операции обобщения. В них данная способность выступает как мысленное объединение предметов и явлений по одинаковым свойствам.
4. Оценка уровня абстрагирования в опытах с различением множеств.
Степень независимости уже сформированного обобщения от второстепенных признаков можно также оценить, применяя особые экспериментальные приемы. Они определяют уровень абстрагирования, т.е. инвариантности, и позволяют выяснить, какие признаки данной серии стимулов животное способно игнорировать, если оно реагирует на новые стимулы в соответствии со сформированным обобщением.
Чем больше стимулы в успешно решаемом тесте на перенос отличаются от использованных при первичном обучении, тем выше достигнутая степень абстрагирования, тем более отвлеченным можно считать сформированное животным правило выбора и лежащее в его основе обобщение.
При выяснении степени абстрагирования (в пределах одной категории) можно последовательно менять такие свойства предметов и изображений, применяемых в качестве стимулов, как цвет фигур и фона, их размеры, контрастность, форма и т.д.
Например, крыс, шимпанзе и детей 2 лет научили выбирать белый треугольник на черном фоне, а затем проводили тест на перенос. Оказалось, что когда фон сделали белым, а треугольник — черным, крысы перестали его узнавать и реагировали на эти стимулы, как на новые. Их приходилось предъявлять снова и снова и подкреплять правильный выбор, чтобы животные научились правильно реагировать. То же самое происходило при изменении ориентации белого треугольника на черном фоне. В отличие от крыс, с таким тестом справлялись и шимпанзе, и дети. Следовательно, у них произошло обобщение признака «треугольность» и они оказались способными абстрагироваться (отвлекаться) от таких второстепенных черт, как окраска фигуры и фона, а также ориентация треугольника. В то же время, когда треугольник изобразили в виде совокупности точек, его смогли опознать как «треугольник» только дети, но не шимпанзе. Таким образом, способность к абстрагированию этого признака у шимпанзе хотя и была велика, но все же оказалась ниже, чем у детей.
В работе 3. А. Зориной и А. А. Смирновой (1995) уровень абстракции в процессе обучения был исследован еще более детально. У ворон вырабатывали дифференцировочные УР выбора карточки, на которой было изображено множество с большим, чем на другой карточке, числом элементов.
Такими картонными карточками накрывали две одинаковые кормушки, расположенные в 15 см друг от друга (рис. ЗА). Элементами множеств (в интервале от 1 до 12) служили небольшие кружки, прямоугольники, треугольники и др. Если птица сбрасывала карточку с изображением большего числа элементов, она находила в кормушке подкрепление — личинок мучного хрущака. Оба стимула предъявляли одновременно, так что выбор был альтернативным. Обучение проводили в режиме систематического варьирования второстепенных параметров стимулов, т.е. последовательно чередовали 40 комбинаций множеств в диапазоне от 1 до 12.
После 200-250 предъявлений вороны начали достоверно чаще выбирать подкрепляемый стимул — множество, содержащее большее число элементов (т.е. делали не менее 80% правильных выборов в 30 предъявлениях подряд).
В тестах на перенос, когда воронам предъявляли новые комбинации стимулов того же диапазона, они сразу же достоверно чаще выбирали большие множества.
Проведенные в этой работе тесты на перенос позволили оценить, от каких именно признаков способны абстрагироваться птицы, выбирая стимул с «большим числом» элементов. Тесты показали, что:
птицы продолжают выбирать любое большее множество из новых пар (в том же диапазоне — от 1 до 12), даже если они отличались от исходных по форме и цвету элементов, их расположению и цвету фона;
птицы продолжают реагировать правильно, несмотря на то, что предъявленные в качестве стимулов множества труднее различимы (например, 7 и 8, 8 и 9, 11 и 12), чем использованные при обучении (1 и 6, 5 и 10, 7 и 12);
вороны могут абстрагироваться от такого признака, как суммарная площадь элементов множества, и делают выбор того или иного множества именно на основе соотношения числа элементов, даже если площадь большего множества была по абсолютной величине меньше, чем меньшего;
птицы выбирают по признаку «большее множество» даже новые, ранее никогда не применявшиеся стимулы (множества с числом элементов от 10 до 25; рис. 3Б);
Ни в одном из тестов птицам не пришлось «доучиваться»: доля правильных выборов новых стимулов сразу же достоверно превышала случайный уровень.
Рис. 3. Схема экспериментов по формированию обобщения признака «больше, чем». А — схема опыта; Б — примеры множеств, предъявляемых в тесте. В парах множеств для сравнения — 1 и 2 — показаны стимулы, у которых суммарная площадь большего множества больше (первая сверху пара карточек) или меньше (вторая сверху пара), чем меньшего; 3 — в паре 24/25 птица выбирала успешно только если большее множество имело и большую площадь. (Зорина, Смирнова, 1995; 1996).
Выбор в тестах на перенос определялся именно признаком «большее число» элементов, абстрагированным от сопряженных с ним второстепенных признаков.
5. Опознание предметов по их изображениям — еще один вариант теста на перенос для оценки степени абстрагирования. Имеется в виду оценка способности животных реагировать на графические изображения предметов, в разной степени похожие на прототип, или на их фотографии. Такой тест позволяет оценить, в какой степени животные способны «...удаляться от чувственных корней, от реального образа конкретного предмета» (Сеченов, 1935). Такие исследования проводили на животных разных видов. Оказалось, что способность к этой форме абстрагирования у животных имеется, но представлена в разной степени. Н. Н. Ладыгина-Котс (1923) отметила, что Иони был способен узнавать предметы по фотографиям, однако успешность выбора по образцу существенно снижалась при замене образца его изображением. Сходное явление было обнаружено и у низших обезьян. В работе А. Я. Марковой (1962) было показано, что у макаков, обученных дифференцировке предметов разной формы, доля правильных ответов (80%) прогрессивно снижалась по мере того, как их заменяли все более и более отвлеченными изображениями — фотографиями (70%), рисунками (60%) и пунктирными линиями (50%).
У человекообразных обезьян способность узнавать предметы по их изображениям развита в существенно большей степени, чем у обезьян других видов, однако она также зависит от возраста и индивидуальных способностей особи. Так, по данным К. и К. Хейс (цит. по: Дембовский, 1963), уже в первые месяцы жизни детеныш шимпанзе подает человеку предмет, изображение которого ему показывают. «Говорящие» обезьяны рассматривают картинки и по собственной инициативе «называют» изображенные на них предметы (см. гл. 6). Шимпанзе, у которых сформировано обобщение по признаку «больше», после изначального сравнения плоских изображений правильно реагируют на соответствующие реальные (объемные) предметы, т.е. легко осуществляют перенос. У макаков такого обобщения не было, и им приходилось всему учиться практически заново. Капуцины занимают промежуточное положение. Сходная картина была обнаружена и в опытах, когда в качестве образца использовали изображения предметов, а для выбора предлагали натуральные предметы, или наоборот (Малюкова и др., 1990; 1995). Следовательно, уровень абстрагирования, доступный низшим узконосым обезьянам, существенно ниже, чем у человекообразных обезьян.
В процессе специальным образом организованного обучения животные приобретают способность реагировать не только на конкретные, использованые при обучении стимулы, но и на стимулы со сходными признаками. Если при первоначальном обучении формируются частные правила выбора по конкретным признакам, то благодаря операции обобщения такое правило становится единым — отвлеченным.
4. Уровни обобщения и абстрагирования, доступные животным.
Согласно существующим в психологии определениям, результатом операций обобщения и абстрагирования у человека является формирование понятий. Наряду с умозаключениями и суждениями понятия являются формами мышления, которые фиксируют отличительные признаки предметов и явлений. Человек оперирует понятиями разного уровня. Наряду с конкретными, эмпирическими для него более характерно образование отвлеченных, абстрактных понятий, выраженных в словесной (символический) форме. В связи с этим у отечественных физиологов и особенно философов применение термина «понятие» при трактовке поведения животных часто вызывало возражения. Однако несомненная способность животных к высоким степеням обобщения и абстрагирования диктует необходимость его употребления.
Способность животных выделять и хранить в отвлеченной форме информацию о наиболее устойчивых свойствах предметов и явлений обозначается в мировой литературе терминами concept и concept-formation. Следует еще раз напомнить, что, говоря о «понятии» у животного, обычно подразумевают, что это понятие «довербалъное» (Фирсов, 1982; 1993), т.е. результаты операций обобщения и абстрагирования хотя и хранятся в отвлеченной форме, но не выражаются словами. По нашему мнению, такая формулировка Л. А. Фирсова четко описывает определенный уровень когнитивной деятельности животных.
Критерием для определения уровней обобщения, доступных животным, может быть степень разнообразия стимулов (или «диапазон отличий»), на которые они положительно реагируют в тесте на перенос (т.е. «узнают» обобщенный признак). По мнению ряда авторов (Фирсов, 1993; Mackitosch, 1985; 2000), на основе этого критерия можно надежно выделить по крайней мере два основных уровня обобщения, доступных животным, — «допонятийный» и «довербально-понятийный».
«Допонятийный» уровень обобщения. Он отражает способность к обобщению стимулов по абсолютным характеристикам, к выделению общего признака «в наглядно представленных конкретных объектах». Критерий достижения этого уровня обобщения — способность к переносу ранее выработанной реакции на новые стимулы той же категории. Можно сказать, что при этом отражение действительности осуществляется в форме ощущений, восприятий, представлений. При этом формируется правило выбора (например, по сходству), но правило частное. Оно действует только в отношении стимулов данной категории (в рассмотренном случае — цвета), а при предъявлении новых стимулов (у нас — по-разному заштрихованных предметов) животному приходится учиться заново. Такое обобщение обеспечивает способность, например, реагировать на любые предметы определенной формы (здесь — любые шары) или любые объемные фигуры, в отличие от плоских.
Допонятийное обобщение — это именно тот уровень, который доступен большинству животных и который выявляется обычными методиками. Долгое время считалось, что это единственный доступный им уровень (Протопопов, 1950; Ладыгина-Котс, 1963).
Довербальные понятия. На основе процессов обобщения и абстрагирования у животных могут формироваться также довербальные понятия. Это означает способность к более высокому уровню обобщения, когда информация о свойствах предметов и явлений хранится в более отвлеченной форме.
Такой уровень обобщения (формирование довербальных понятий) проявляется как способность к переносу правильных выборов на более широкий диапазон стимулов, в том числе стимулов других категорий и других модальностей.
Так, в приведенном выше примере обучения птиц выбору по образцу из работы Уилсона и соавторов (Wilson et al, 1985b) о наличии такого обобщения свидетельствовали правильные ответы галок на новые стимулы совершенно другой категории (не цвет, а разные типы штриховки). В этом случае птицы, правильно решившие тест на перенос при первых же предъявлениях, выбирали образец не по частному правилу «сходство по цвету», а по более отвлеченному правилу «сходство вообще», применимому к любым стимулам.
Довербальные понятия обеспечивают адекватное поведение в совершенно других ситуациях и экспериментальных процедурах. Например, в опытах О. Келера (Koehler, 1956) попугаи и ворон, сформировав обобщение об определенном числе единиц, могли узнавать не только любое соответствующее множество одновременно предъявляемых зрительных стимулов, но и такое же число последовательно действующих звуковых сигналов. Наряду с этим они могли применить его, когда требовалось совершить столько действий, сколько элементов было изображено на образце.
Уровень довербальных понятий (по Л. А. Фирсову) достигается за счет процесса вторичного научения, когда животное переходит от наглядно-образной к более абстрактной, хотя и невербальной форме обработки и хранения информации.
При более абстрактной форме обработки и хранения информации отражение действительности идет на уровне понятий, не опосредованных словом, — происходит «обобщение обобщений».
Это выражается в том, что животное вместо применения набора частных правил для отдельных пар или наборов стимулов использует единое отвлеченное правило, не зависящее ни от их второстепенных параметров (таких, как цвет, размер, форма и т.п.), ни от категории стимулов. Примерами формирования довербальных понятий могут служить также данные об успешном обобщении по относительным признакам: «сходство» (или «отличие»), «соответствие» (или «несоответствие»), «больше» («меньше»), «число» и некоторые другие.
Так, например, в опытах Л. А. Фирсова (1982) шимпанзе сначала научили выбирать большие по площади геометрические фигуры (сформировали обобщение по признаку «больше по величине»), а затем проверяли, возможен ли перенос этого обобщения на стимулы другой категории, где требуется использовать правило выбора «больше по числу». С этой целью обезьянам предлагали для выбора пары стимулов, на которых было изображено разное число точек. Правильные реакции