Естественные стимулы и «естественные» (перцептивные) понятия

Категоризация — это группировка стимулов по тем или иным свой­ствам еще на стадии восприятия, благодаря чему целые их совокуп­ности вызывают один и тот же ответ. Способность к такой группи­ровке стимулов животные проявляют как в природных условиях, так и в эксперименте.

Категоризация составляет неотъемлемое свойство восприятия че­ловека, которое обнаружено также и у многих животных, прежде все­го человекообразных обезьян. Зоопсихологи неоднократно отмечали стремление шимпанзе классифицировать и соответствующим образом сортировать предметы обихода и игрушки (Иони в опытах Ладыги­ной-Коте, 1923) или, например, фотографии людей и животных (Вики в опытах Hayes, Hayes, 1957).

Есть все основания полагать, что приматы и в повседневной жиз­ни оперируют некоторыми «естественными категориями». Наблюде­ния за их социальным поведением свидетельствуют, что у них есть категории «сородич» и «хищник» (см. также гл. 7). Есть у них, по-види­мому, и представления о различных категориях пищи. Так, паукооб­разные обезьяны, обнаружив на каком-то дереве созревшие плоды, отправляются обследовать другие деревья того же вида, т.е. делят де­ревья на категории по типу плодов. В другой работе обнаружили, что японские макаки, которым в качестве подкормки предложили плоды одной из пальм, тут же отправились искать именно эти деревья и проверяли на спелость их плоды достоверно чаще, чем в двух других экспериментальных ситуациях.

Способность к категоризации описана и у шимпанзе, обученных языкам-посредникам. Одна из обезьян, усвоившая несколько десятков существитель­ных и прилагательных, с их помощью практически безошибочно относила к той или иной категории многочисленные объекты своего обихода, конкрет­ных названий которых на языке жестов она не знала. Она (и другие обезьяны) успешно отличала любые «фрукты» от других съедобных продуктов («еда»), а «игрушки» — от «инструментов». Более того, обезьяна могла даже «называть» эти категории с помощью символов. При наиболее высоком уровне овладения языком антропоиды распределяют по категориям не только сами предметы, но обозначающие их символы (подробнее см. гл. 6).

Вопрос о том, считать ли формирование «естественных понятий» у голубей проявлением их способности к категоризации, потребовал дополнительного анализа и до сих пор до конца не решен. Было выс­казано предположение, что в основе этого явления лежит еще более простой механизм. К такому предположению привел тот факт, что Гернштейн, а вслед за ним и другие исследователи при планировании экспериментов первоначально недооценили способность голубей к запоминанию огромного числа отдельных стимулов. Так, в одной из работ (Vaughan, Greene, 1984) было показано, что они могут разли­чать и запоминать до 320 стимулов-«картинок», отличающихся друг от друга совершенно незначительными, даже не сразу заметными для человека деталями. Например, в паре изображений кроны дерева «пра­вильное» отличается наличием более толстой ветки на переднем плане.

Тем не менее, по данным ряда авторов, поведение голубей про­стым «зазубриванием» не ограничивается, а сочетается с распределе­нием стимулов по соответствующим категориям. Наиболее важными для нашего анализа были опыты, в которых голуби и обезьяны-сай-мири обучались быстрее при противопоставлении значимых для них категорий «живое/неживое», чем при противопоставлении «птицы/ звери» — биологически менее значимых (Roberts, Mazmanian, 1988). Более того, в тех опытах, где положительные и отрицательные стиму­лы экспериментаторы объединяли произвольно, создавая некие «псев­докатегории», птицы вели себя так, как будто бы они все-таки пыта­лись их каким-то образом группировать (Wasserman et al., 1988; Bhatt, Wasserman, 1989; Vauclair, Fagot, 1996). Так, в ряде работ Бхатта и Вассермана было показано, что если подкрепляемые стимулы объе­динены произвольно и мало похожи друг на друга, то голуби обуча­ются намного медленнее. В пользу такого предположения говорит и анализ ошибок, допущенных птицами в решении задачи на «псевдо­категоризацию». Частично ошибки могли возникнуть только потому, что голуби пытались объединять стимулы по общим признакам и от­носить их к тем или иным категориям, хотя в данном случае условия обучения этого не требовали.

Что же лежит в основе формирования «естественных понятий»? Большинство авторов склоняется к тому, что это иной способ обра­ботки и хранения информации, нежели операция обобщения.

Было высказано предположение, что при длительном обучении (ко­торое необходимо для появления «естественного понятия» в экспери­менте) происходит не просто механическое заучивание большого чис­ла «правильных» и «неправильных» стимулов, а более сложный ассоци­ативный процесс — формирование эквивалентности между стимулами в пределах каждой из противопоставляемых категорий. Благодаря сен­сорной генерализации при предъявлении новых сходных стимулов они реагируют правильно как на сложные стимулы, например различные изображения человека в упомянутых выше работах Гернштейна, так и

„sl более простые. Так, в работе X. Делиуса с соавт. (Delius et al., 2000) у голубей сформировали представление об эквивалентности стиму-дов -~ небольших фигурок разных типов, составленных из черных круж­ков одного размера, — в пределах нескольких категорий.

р] Естественные понятия у голубей действительно отражают их способность научиться относить стимулы к соответствующим ка­тегориям на основе их перцептивного сходства. Такая способность не сводится только к механическому заучиванию большого коли­чества дифференцировок, но и не свидетельствует о способности к обобщению.

Все сказанное выше касалось в основном экспериментов по выяв­лению «естественных понятий» у голубей, которые, как мы упомина­ли, обладают невысоким уровнем развития когнитивных способнос­тей. В то же время у антропоидов отнесение стимулов к соответствую­щим категориям может происходить без специального обучения и довольно легко выявляется при тестировании. Более того, как уже упоминалось, обученные «языку» животные обозначают эти катего­рии с помощью символов. Столь глубокие различия в уровне «есте­ственных понятий» у животных двух наиболее изученных групп дикту­ют необходимость более широких сравнительных исследований таких явлений, однако они до сих пор остаются немногочисленными. На­пример, практически нет данных ни о хищных млекопитающих, ни о врановых птицах. Между тем сведения об особенностях категоризации у животных этих групп с разным уровнем строения мозга и ранее описанных когнитивных способностей могли бы способствовать бо­лее глубокому пониманию природы феномена.

При анализе восприятия и обработки сложных «естественных» стимулов и связанного с этим круга феноменов четко проявилась не­обходимость в соответствии с «каноном Ллойда Моргана» (см. 2.3) учитывать, что в основе сходных по внешнему проявлению поведен­ческих актов могут лежать совершенно разные процессы:

• у голубей в основе образования «естественных понятий» лежат сложные ассоциативные процессы, благодаря которым фор­мируется эквивалентность стимулов внутри категории и обес­печивается возможность отвечать на них сходным образом;

• процесс категоризации на основе перцептивного сходства, кото­рый может приводить к формированию «естественных понятий»;

» у более высоко организованных животных процесс категориза­ции происходит легче и, по-видимому, не ограничивается пер­цептивным уровнем переработки информации. Вероятно, он вовлекает более сложные когнитивные процессы, включая об­разование довербальных понятий, благодаря которым челове­кообразные обезьяны могут обозначать категории отвлеченны­ми символами.

5.5.3. Обобщение относительных признаков «больше», «правее»

Согласно принятой классификации относительными называют признаки, которые выявляются только при сопоставлении нескольких стимулов. Это такие признаки, как «больше» («меньше»), «правее» («левее»; «средний»), «сходство» («отличие») и т.д. (см. выше).

Способность к обобщению по таким признакам называли «реф­лексом на отношение» («чаще — реже», «темнее — светлее») и актив­но исследовали ученики И. П. Павлова и при его жизни, и в последу­ющие годы (А. О. Долин, С. В. Клещев, М. М. Кольцова, В. П. Протопо­пов и др.).

Обобщение относительного признака «больше». В лаборатории В. П. Протопопова элементарные формы обобщения и абстрагирова­ния относительных признаков были обнаружены и изучены у разных видов млекопитающих.

А. Е. Хильченко (1950) обучал павианов-гамадрилов выбирать меньший из двух квадратов (площадью 225 см² и 101 см²). Их расположение в каждом опыте меняли, чтобы животное не могло ориентироваться по каким-то дру­гим, например топографическим, признакам. В тестах на перенос оказалось, что обезьяны выбирали любые меньшие по площади фигуры, а также и мень­шие по объему предметы.

Обобщая описанный выше и подобные эксперименты, В. П. Про­топопов (1950) тем не менее подчеркивал, что «абстракция, которая наблюдается в примитивной форме у животных, все же не та абстрак­ция, которая присуща человеку».

Обобщение относительного признака «больше по площади» опи­сано у разных видов приматов (Фирсов, 1972; 1993) и хищных млеко­питающих. Так например, показано, что кошки, научившиеся выби­рать круг большей площади, успешно применяют правило выбора к фигурам другой формы и других размеров, а также к стимулам, состо­ящим из разного числа элементов.

Способность к обобщению по относительному признаку «больше по числу» обнаружена также у врановых птиц. В разделе 5.3 подробно описано, как вороны выбирают любое большее множество в широ­ком диапазоне значений, абстрагируясь и от того, насколько разли­чаются сопоставляемые карточки, и от того, какую форму, цвет и расположение имеют составляющие их элементы. Способность ворон правильно реагировать на множества новых диапазонов позволяет рас­сматривать достигнутый ими уровень обобщения как довербальное понятие (Зорина, Смирнова, 1995).

Относительные «пространственные признаки». Особую группу со­ставляют относительные признаки, связанные с пространственными свойствами окружающей среды. В главе 3 была показана способность животных к созданию мысленных планов окружающей обстановки и

обучению с использованием пространственных ориентиров. Многие ^ротные могут в новой ситуации решать элементарные логические чадачи, требующие оперирования представлениями о пространствен­но-геометрических свойствах объемных и плоских стимулов (гл. 4). На­конец, мы убедились, что даже те животные (собаки), которые не мо­гут сразу решить задачу на оперирование эмпирической размерностью фигур, могут постепенно научиться обобщать этот отвлеченный при­знак и выбирать только объемные или только плоские фигуры (см. 4.6.3.2). Однако способность животных к анализу и обобщению пространствен­ных характеристик среды этим не ограничивается. Многочисленные эк­сперименты показывают, что животные с самым разным уровнем орга­низации мозга оценивают относительное расположение предметов в пространстве и могут обобщать следующие признаки:

* справа — в середине — слева;

* внутри — снаружи;

* вверху.

Так, в работах Д. А. Флесса и др. (1986; 1990), Е. И. Очинской (1990) и Ю. Д. Стародубцева (2000) было показано, что собаки, кошки, кры­сы, болотные черепахи и дельфины-афалины способны к формиро­ванию дифференцировочных УР по признаку взаимного расположе­ния двух идентичных раздражителей («правее — левее»).

Приведем методику такого опыта (опустив особенности работы с живот­ными разных видов). Сначала животному показывают, что в закрытой кор­мушке есть пища, и оно старается ее достать — царапает или толкает кормуш­ку. Затем животное получает возможность открывать две показанные ему кор­мушки, однако приманка оказывается только в одной, например в правой. В следующих опытах кормушки передвигают, так что правая («подкрепляе­мая») попадает на место левой, а бывшая левая оказывается на новом месте. Перед каждой следующей пробой кормушки снова меняют местами и т.д. Спе­циальное внимание уделяется тому, чтобы обе кормушки оказывались справа и слева равное число раз и животное не предпочитало одну из сторон.

Оказалось, что животные способны не только к выработке такой дифференцировки, но и к ее многократным переделкам, причем у не­которых собак формируется даже «установка на обучение» (см. 3.4.2), так что они начинают реагировать правильно после первого же предъяв­ления кормушки на новом месте.

Кошки, собаки и дельфины способны к обобщению относительного признака («справа— слева») и могут переносить это правило выбора на новые наборы стимулов, которые отличаются от исходных не только своими параметрами (размером, формой, материалом), но и биоло­гическим значением. Речь идет о том, что в некоторых опытах искус­ственные стимулы заменяли натуральными (Флесс и др., 1990; Ста-родубцев, 2000). Наряду с этим отмечено, что животные продолжали реагировать правильно даже при попытке «сбить» их, изменяя, на­пример, расположение других пространственных ориентиров. Дель-

фины, в частности, продолжали выбирать любой расположенный слева раздражитель из 12 новых пар и после того, как их стали предъявлять не над водой, как обычно, а на ее поверхности или если расположе­ние всего стенда изменяли на 90 или 180° относительно исходного. Способность к переносу обобщения на стимулы других категорий по­зволяет предполагать, что по крайней мере у указанных видов форми­руется довербальное понятие «справа— слева» вообще.

У дельфинов была описана также способность к обобщению та­ких относительных пространственных признаков, как «средний» и «верхний», с использованием трех одинаковых предметов. В тестах на перенос животные успешно ориентировались на указанные относи­тельные признаки и когда все новые предметы также были одинако­выми, и когда они различались по форме, и когда их число увеличи­вали до 5 (Стародубцев, 2000). Даже при виде естественных (природ­ных) раздражителей — рыб — два из шести дельфинов не пытались хватать их все подряд, а выбирали по усвоенному ими относительно­му признаку «верхний».

Способность к обобщению по еще одному относительному про­странственному признаку (по признаку «внутри») описана у голубей (Herrnstein et al., 1989). Они способны научиться выбирать любой зам­кнутый контур с точкой внутри, предпочитая его всем вариантам изоб­ражений, где точка находится снаружи. Однако, как и при различе­нии естественных категорий, предполагается, что голуби скорее зау­чивают и хранят в памяти все варианты правильных реакций, а не абстрагируют относительный признак.

Относительный признак «новизна». Одну из методик изучения обоб­щения по относительному признаку «новизна» разработал Б. А. Дашев-ский (см.: Воронин и др., 1978). Макакам показывали расположенные в ряд геометрические фигуры, число которых постепенно увеличивали до шести, а в углубление под одной из них по очереди помещали лаком­ство. Чтобы получить его, обезьяна должна была сдвинуть фигуру. Как только животное начинало уверенно выбирать одну из фигур, реакцию на нее подкреплять переставали. Когда обезьяна полностью переставала выбирать эту фигуру (она становилась «знакомой»), ей показывали но­вую фигуру (другого цвета, формы и т.д.), каждый раз меняя 2-3 при­знака. Выбор новой фигуры также сначала подкрепляли, а после упро­чения навыка снова угашали. Затем в эксперимент вводили следующую новую фигуру и т.д., повторяя эту процедуру четыре раза. В последую­щих опытах одновременно с показом животному всех четырех «знако­мых» фигур каждый раз вводили одну «новую» (она лишь частично, по 1—3 признакам, была похожа на остальные).

6^е Макаки успешно освоили относительный признак «новизна» и научились выбирать новую фигуру в абсолютном большинстве в случаев.

5.5.4. Обобщение относительных признаков «сходство» и «соответствие»

Оценка и обобщение признака «новизна» стимулов представляет гобой частный случай более универсального (и необходимого) ком­понента поведения животных — способности сравнивать стимулы и устанавливать их сходство с образцом или друг с другом.

Обобщение этого вида относительных признаков изучают преиму­щественно с помощью методики выбора по образцу (см. 3.5; 5.2). При­менение этой методики показало, что у достаточно широкого круга позвоночных можно сформировать обобщение следующих относитель­ных признаков:

* «сходство» образца и одного из стимулов, точно идентичных друг другу (цвет, форма, величина и т.п.);

» «соответствие», когда образец и стимулы для выбора не име­ют абсолютного физического сходства, но эквивалентны друг другу по какому-то признаку, например по числу элементов;

далее, пользуясь наличием такого обобщения, можно исследо­вать способность к обобщению по другим, более частным или, наоборот, более общим признакам, например по наличию ана­логии между стимулом и образцом (см. 5.5.5).

Животные способны также к обобщению альтернативных призна­ков — «отличие» и «несоответствие». Закономерности их формирова­ния в целом те же самые, поэтому мы не будем на них останавливаться.

5.5.4.1. Обобщение признака «сходство»

В классических опытах Н. Н. Ладыгиной-Коте шимпанзе Иони де­монстрировали полоску картона определенного цвета и предлагали для сравнения и выбора до 10 полосок других цветов. Иони довольно легко научился выбирать стимул, по цвету аналогичный образцу. Од­нако в тестах на перенос, когда меняли форму, размер и «фактуру» стимулов для выбора, Иони мог испытывать определенные трудности. Как пишет автор, обезьяне «необходимо большое количество проб, чтобы прийти, наконец, к должному обобщению, причем особенно трудно давался Иони процесс абстрагирования (отвлечения)». Напри­мер, он не мог найти соответствующий образцу более сложный сти­мул, когда необходимо было учитывать порядок размещения полосок разных цветов на образце.

Вместе с тем многое указывало на то, что Иони не просто усвоил правило выбирать похожий по цвету стимул из числа тех, что были использованы при обучении. Оказалось, что и при предъявлении других стимулов, даже относящихся к другим категориям, он руководствовался тем же принципом и выбирал по признаку «сходство». Так, например, по собственной инициативе Иони выделил признак величины и стал выбирать стимулы по этому признаку, игнорируя их цвет, а также форму.

Успешный перенос на стимулы другой категории свидетельствует об образовании довербального понятия «сходство» или «тождество» т.е. о высокой степени обобщения.

Иони по собственной инициативе использовал принцип выбора по образцу и в жизни, и в играх, вне лабораторной обстановки, в отсутствие направляющей роли экспериментатора. Впоследствии шим­панзе Вики также самостоятельно сортировала фотографии людей и животных, подбирая их по принципу сходства с мысленно выбран­ным ею образцом. Есть и еще ряд свидетельств того, что понятия «сход­ство» и «отличие» широко используются в повседневной жизни обе­зьян. Так, один из шимпанзе в опытах Л. А. Фирсова (1977) применял усвоенный в лаборатории принцип выбора по сходству к естествен­ным предметам окружавшей его на острове природы (см. 2.7).

5.5.4.2. Обобщение признака «соответствие» и довербальное понятие «число»

Изучение этого вида относительных признаков тесно связано с проблемой «счета» у животных разных видов (Koehler, 1956; Davis, Perusse, 1988; Boysen, 1993; Davis, 1993; Dehaene, 1997; Зорина и др., 2001), в том числе и у муравьев (Резникова, Рябко, 1995 а, б).

Одним из первых к этой проблеме обратился О. Келер (Koehler, 1956; см. 2.8). К началу его исследований уже были накоплены наблю­дения и отчасти экспериментальные данные, свидетельствующие о способности животных к «счету». Согласно его представлениям жи­вотные способны к оценке количественных параметров среды в сле­дующих формах:

1) относительные количественные оценки множеств разной при­роды по признаку «больше», «меньше» (см. 5.3; 5.5.3);

2) узнавание множеств, содержащих определенное число элемен­тов или событий, независимо от других количественных при­знаков (см. 5.5.1);

3) «истинный счет» с помощью символов-числительных — одно из проявлений вербального абстрактно-логического мышления;

в чистом виде доступен, разумеется, только человеку, однако некоторые его элементы в последние годы обнаружены и у животных (см. 6.2).

Основное внимание в исследованиях О. Келера было уделено второй раз­новидности счета. Он показал, что голуби могут научиться узнавать множе­ства, состоящие из определенного числа элементов, но не более чем 5±2, тогда как у врановых этот диапазон шире. По его данным, он составляет 7±2 единицы, а по уточненным в настоящее время доходит до 20 и, возможно, выше (Зорина, Смирнова, 1996).

О. Келер показал, что попугаи и врановые могут сформировать обобщен­ное правило выбора на основе не только абсолютного сходства (или отличия) стимулов (по цвету, форме и т.п.), но и соответствия по числу элементов, входящих в их состав. На рис. 5.1 Б показано, что большинство стимулов в

ситуации множественного выбора не имеет прямого сходства с образцом, тогда как один совпадает с ним по числу элементов. О. Келер также установил, что ворон, обученный правилу выбора по соответствию числа элементов в графических множествах, применял это правило к стимулам другой модаль­ности, соответствующим по числу звуковых сигналов (см. также 5.3).

Позднее похожую методику использовали в работе с приматами.

Шимпанзе Вики предъявляли карточку-образец и две карточки для выбора, число точек на одной из них соответствовало числу точек на карточке-образце. При этом варьировали размер точек и паттерны их расположения. Вики уверенно справлялась с задачей, если на образце было множество из трех точек, а на карточках для выбора — множества из трех и четырех точек. Если же на образце было множество из четырех точек, а на карточках для выбора — множества из четырех и пяти точек, точность распознавания сильно снижалась. Вики оказалась не способна перенести навык выбора в новую модальность: она не могла повторить за экспериментатором соответствующее число «стуков» по столу, даже при небольшом их количестве (два или три).

Сходную методику использовали Томас и Чейз (Thomas, Chase, 1980), работая с саймири. В их экспериментах обезьянам предъявляли три стимульные карточки с различным числом элементов на каждой (например: 2, 4 и 6; 3, 5 и 7; 2, 5 и 7). Варьировали размер и паттерны расположения элементов. В ответ на зажигание одной, двух или трех лампочек обезьяны должны были выбирать соответственно карточку с меньшим, средним или большим числом элементов. С поставленной задачей полностью справилась лишь одна из трех саймири, но две другие также были близки к достижению критерия.

Способность формировать обобщение относительного признака «соответствие» по числу элементов была исследована также у ворон (Смирнова и др., 1998). С этой целью шесть птиц обучали по методике выбора по образцу. Чтобы сделать правило выбора отвлеченным, ис­пользовали стимулы трех разных категорий (черные и белые карточ­ки; цифры от 1 до 4 и множества в том же диапазоне). Когда птицы достигали критерия обучения (80% правильных решений в 30 после­довательных предъявлениях) со стимулами одной категории, начина­ли предъявлять следующий набор. Такие серии обучения чередовали до тех пор, пока вороны не начинали делать правильный выбор (дости­гать критерия) в первых же 30—50 предъявлениях.

В При обучении с черными и белыми карточками, а также с цифрами птицы формировали правило выбора по сходству. При сопоставлении множеств они выбирали по соответствию, посколь­ку множества состояли из элементов разного цвета, формы и раз­мера и внешне почти не были похожи.

Чтобы проверить степень отвлеченности сформированного прави­ла выбора, в тесте на перенос воронам предложили совершенно но-

вые стимулы: цифры и множества в диапазоне от 5 до 8. В первых же предъявлениях все четыре птицы правильно выбирали и новые циф­ры (выбор по сходству), и новые множества (выбор по соответствию). Отметим, что в работах других авторов переноса правила выбора по соответствию на незнакомые множества (без обучения) ни у врано-вых, ни у животных других видов обнаружено не было.

В Успешный перенос правила выбора на новые стимулы двух категорий, включая ранее незнакомые множества, свидетельству­ет о том, что вороны способны не только к обобщению относи­тельного признака «соответствие», но также к формированию довербалъного понятия «число».