Методические основы экспериментов по изучению операций обобщения и абстрагирования

В главе 3 мы уже говорили о том, что основой для изучения опера­ций обобщения и абстрагирования в экспериментах на животных слу­жат два основных методических подхода:

* выработка дифференцировочных УР (см. 3.3),

* обучение выбору по образцу (см. 3.4 5).

Изучение этих операций основано на некоторых общих принципах (гл. 3). Например, используют такие варианты предъявления стимулов:

• животному предоставляют альтернативный выбор из двух стимулов:

один из них подкрепляется (S+), а другой не подкрепляется (S—);

* при множественном выборе для сравнения с образцом (или при выработке дифференцировки) предлагается несколько сти­мулов, один из которых положительный, а несколько — «от­рицательных», т.е. неподкрепляемых стимулов (рис. 5.1, см. также 3.3).

Предъявление раздражителей может быть:

• одновременным, когда оба дифференцировочных стимула или же образец и оба стимула для выбора, сразу попадают в поле зрения животного;

• или последовательным, когда стимулы для различения (диффе-ренцировочные) предъявляют по очереди; в случае если про­водят обучение выбору по образцу, то сначала предъявляют образец, а затем — стимулы для выбора.

Рис. 5.1. Схема экспериментов с птицами методом выбора по образцу

д _ альтернативный выбор, Б — множественный выбор по признаку «число элементов» Стрелкой отмечен стимул, соответствующий образцу (по О Келеру)

В разделе 3.3 были описаны также режимы обучения, применяе­мые в исследованиях способности животных к обобщению и абстра­гированию. Согласно первому, дифференцировочный УР или реакцию выбора по образцу вырабатывают с использованием одной опреде­ленной пары (или немногих пар) стимулов.

Например, КУБ (+) делают подкрепляемым, т.е. положительным стиму­лом, а ШАР (-) — неподкрепляемым, т.е. отрицательным (причем оба окра­шены одинаково). Когда животное достигает условного критерия ' правильных реакций (выбирает КУБ не менее чем в 80% случаев в 30 предъявлениях под­ряд), можно считать, что у него сформировался УР дифференцирования дан­ных фигур по признаку формы.

Сходным образом при обучении выбору по образцу на этом первом этапе также используется одна пара (или ограниченное число пар) стимулов. При этом вырабатывается частное правило выбора одного из них по сходству с данным образцом. Если образец — КУБ, то выбирать надо КУБ, а не ШАР;

если образец ШАР, то выбирать надо ШАР, а не КУБ.

Второй режим называютрежимом систематического варьирова­ния второстепенных параметров стимулов. Чаще всего при изучении обобщения используют именно этот метод (Koehler, 1956; Дашевс-кий, Детлаф, 1974; Wright et al., 1988). Он направлен не на выработку конкретных реакций на конкретные стимулы, а на выявление общего для многих стимулов признака и формирование единого (отвлеченно­го) правила выбора. При использовании этого режима животному с самого начала обучения предъявляют не одну пару стимулов, а целый их набор (set), и они различаются по всем второстепенным парамет­рам, кроме основного признака, подлежащего обобщению.

Например, при выработке упомянутой выше дифференцировки можно использовать не одни и те же КУБ и ШАР до достижения критерия, а несколько пар таких фигур, так что каждая может отли­чаться от предыдущей по размеру, цвету, фактуре.

Этот прием оказался особенно плодотворным при формировании у животных обобщения по относительным признакам («больше», «со­ответствие», «число», см. 5.5.3).

Например, чтобы добиться обобщения признака «больше», с самого на­чала чередуют 20 пар стимулов-карточек, на каждой из которых изображено по нескольку элементов разной формы, цвета и т.п., причем на одной их количество всегда больше, чем на другой. Чтобы животное при обучении не ориентировалось на какие-то другие признаки (кроме изучаемого), набор сти­мулов и порядок их применения тщательно планируются заранее (см. рис. 5.3).

Убедительные доказательства эффективности режима варьирования вто­ростепенных признаков были получены, когда одну группу голубей обучали

' Условный критерий обученное™ — это принятая в данном эксперименталь­ном протоколе доля правильных реакций животного, после достижения которой его считают «обучившимся». Условный критерий может составлять 80 или 75% правильных ответов в тесте за определенное число предъявлении.

выбору по образцу с использованием различных комбинации 152 стимулов (цветных картинок), а вторую — только с двумя картинками.

Для достижения принятого авторами критерия обучения (75%) птицам первой группы потребовалось более 27000 предъявлении (18 месяцев экспе­риментов). Они успешно выполнили тест на перенос и выбирали новые сти­мулы в 80% случаев. Голуби второй группы, обученные только с двумя стиму­лами, разумеется, не могли выбирать по сходству с образцом новые стимулы.

Несмотря на то, что голуби в данном случае продемонстрировали потен­циальную способность научиться использованию единого (абстрактного) пра­вила «выбирай похожее», авторы все же полагают, что для этого вида более характерно «использовать абсолютные признаки стимулов и формировать ас­социации между ними» (Wright et al., 1988).

В процессе многократного повторения серий обучения в любом из указанных режимов постепенно повышается доля правильных реак­ций животного. Обучение завершается после того, как животное дос­тигло условного критерия обученности (будь то дифференцировоч­ный УР или реакция выбора по образцу). Обычно это должно быть не меньше, чем 80% правильных выборов за 30 предъявлении, что обес­печивает достоверное отличие от случайного уровня (р<0,001).

После достижения критерия проводят наиболее важную часть про­цедуры — так называемыйтест на перенос, т.е. на умение применить усвоенные правила выбора к новым стимулам. Его назначение — про­верить, в какой степени у животного сформировалось обобщение под­крепляемого признака. Тест состоит в том, что вместо стимулов, ис­пользованных при первичном обучении, вводят новые, в разной сте­пени отличающиеся от исходных. В приведенном выше примере после выработки дифференцировки КУБ (+) и ШАР (—) животным пока­зывали фигуры тех же форм, но другого цвета или другого размера. Результаты теста позволяют выявить, может ли животное узнавать признак, выбор которого подкрепляли в процессе обучения, если изменены остальные параметры стимулов. Другими словами, тест по­зволяет оценить, способно ли животное применять ранее сформиро­ванные частные правила выбора к новым наборам стимулов, в той или иной степени отличающимся от исходных, т.е. переносить на них ранее выработанное правило выбора.

Тест на перенос проводят следующим образом: животному начи­нают предъявлять новые стимулы: ШАР (—) и КУБ (+) нового цвета. В большинстве случаев первые выборы животное делает «наугад», по­этому количество правильных ответов не превышает 50%. Предъявле­ние этой пары стимулов продолжают, добиваясь правильных реакций и достижения критерия. После этого снова проводится тест на пере­нос: предъявляется новая пара стимулов, отличающихся уже по дру­гим второстепенным признакам (но, возможно, что и снова по тем же, что и в первом случае). Например, предъявлявшиеся ранее КУБ и ШАР могут отличаться теперь только по размеру или же снова по цвету, но теперь они будут окрашены по-другому. Обучение точно так же продолжают до достижения критерия и т.д.

Процедуру повторяют многократно, последовательно используя в опытах десятки пар сходных стимулов, пока животное уже при пер­вом (или одном из первых) предъявлении не начнет выбирать пра­вильно любые новые ШАР или КУБ. Это свидетельствует, что живот­ное сопоставляет полученную в процессе первичного обучения ин­формацию и объединяет все фигуры по общему для них признаку — геометрической форме (в данном случае кубической).

Если при очередном тесте на перенос животное сразу же реагиру­ет безошибочно, то это означает, что теперь оно делает выбор на основе единого (а не частного) правила. Можно считать, что у него произошло обобщение признака «КУБ».

Подавляющему большинству видов животных для формирования обобщения и абстрагирования требуется от нескольких десятков до нескольких сотен предъявлении. Исключение составляют приматы и дельфины, у которых эта операция может произойти после единствен­ной серии обучения (Oden et al., 1988; Pack et al., 1991).

Для того чтобы результаты теста на перенос могли доказать или опровергнуть наличие обобщения, он должен удовлетворять несколь­ким условиям (Santiago et al., 1984; Wnght et al., 1988).

* Стимулы в тесте на перенос (т.е. предметы, которые животное должно различать или выбирать по сходству с образцом) должны быть не только новыми, но и как можно сильнее отличаться от тех, что были использованы при исходном обучении. Посколь­ку животные могут быстро усвоить, какие именно стимулы связаны с отсутствием подкрепления, предъявлять новые сле­дует с соблюдением нескольких правил. Либо их следует давать всего несколько раз, либо не подкреплять правильный выбор, либо подкреплять выбор не во всех предъявления^. В связи с этим в тесте на перенос рекомендуется либо совсем не использовать подкрепление, либо не давать подкрепления после отдельных случайно выбранных предъявлении (например, не подкреплять каждое десятое).

* Доля правильных выборов новых стимулов должна быть не ниже достигнутой в результате обучения и намного превышать слу­чайный уровень (80% за 30 предъявлении, р<0,001).