Случаи приобретения опыта, не объясняемые теорией ассоциативного научения
Лекция № 6
Случаи приобретения опыта, не объясняемые теорией ассоциативного научения.
Механизм ассоциативного научения, подробно изученный школой Ф.Скиннера и И.П.Павлова, не объясняет многие формы приобретения опыта, которые встречаются у животных в естественной среде обитания, а также у человека. Понимание этого пришло в связи с развитием этологического подхода к анализу поведения, а также с появлением когнитивных идей в зоопсихологии, которые были связаны прежде всего с работами Э.Толмена и одного из основателей гештальтпсихологии В.Келера. Эти исследования привели к заключению о том, что поведение животных организмов не укладывается в механистические представления бихевиоризма. По Скиннеру животное – это некая живая машина, которая по механизму ассоциаций приспосабливается к изменениям во внешней среде. Механизм ассоциаций признавался универсальным принципом научения для всех видов животных, начиная с примитивных позвоночных и кончая человеком. Бихевиоризмом не учитывалась специфика разных видов животных, их биологические особенности. Они не замечали того очевидного факта, что организм, как уже говорилось выше, способен научиться только тому, к чему он потенциально предрасположен по своей биологической организации. Рассмотрим более подробно проблему, связанную с влиянием биологических факторов на научение.
Биологические факторы и научение.
Адаптивные наследуемые изменения, которые возникают у данного вида животного в ходе эволюции, порождают внутреннюю (генетическую) предрасположенность представителей этого вида к тем или иным формам приобретения опыта. Это центральное положение биологического подхода к научению доказывается следующими фактами.
Во-первых, известно, что в индивидуальном развитии организма определенные виды научения являются заранее запрограммированными, то есть происходят только на определенных стадиях онтогенеза. Например, у человека дети обладают поразительной способностью к овладению языком в возрасте от двух до семи лет. Если ребенок лишен в этом возрасте языковой среды, то он в дальнейшем практически не может освоить язык, какие бы условия ему не создавали. У птиц есть аналогичные периоды предрасположенности к освоению пения. Наиболее яркий пример запрограммированного (врожденного) научения – это явление импринтинга, который будет рассмотрен дальше. Другими словами, биологической природой организма предначертано, когда и как он будет приобретать опыт. Животное может научиться чему-либо не всегда, а только тогда, когда настало для этого время.
Во-вторых, было показано, что в условиях оперантного научения у животных закрепляется не просто какое-то случайное движение (которое понравилось экспериментатору), а такое движение, которое является частью репертуара инстинктивного поведения. Так толкательное движение, которое производил голубь в клетке Скиннера при игре в кегли, составляет неотъемлемую часть инстинктивного пищевого поведения этой птицы – отбрасывания земли в сторону для обнаружения семян. Если бы этого движения не было в репертуаре голубя, то Скиннер никогда не научил бы голубя играть в эту игру.
В-третьих, степень совместимости врожденного и вырабатываемого в ходе научения поведения сильно влияет на легкость, с какой приобретается новая реакция. Например, крысы приблизительно за пять проб научаются перебегать из одного ящика в другой, избегая удара электрическим током, но им требуется сотни проб, чтобы для избегания тока научиться нажимать на рычаг. С другой стороны, крысы, которые могут нажать на рычаг, чтобы избежать удара током и попасть в отделение ящика, где тока никогда не бывает, научаются нажимам быстрее, чем крысы, которые могут нажимать на рычаг, но при этом не получают доступа в другое отделение. Данный факт связан с тем, что в природных условиях крысы на неблагоприятное воздействие предпочитают спасаться бегством, а не совершать защитные движения, которые могут проявляться в этой ситуации, например, у других видов животных. Таким образом, научение избеганию идет гораздо быстрее, если вырабатываемый экспериментатором рефлекс совместим с естественной реакцией животного на применяемое “наказание”.
Наконец, наиболее интересные примеры влияния биологических факторов на научение были показаны американским зоопсихологом Джоном Гарсиа. Известно, что, если животное найдет определенный корм и съест его, а потом будет чувствовать себя больным, то в дальнейшем оно не станет брать эту приманку. Дж.Гарсиа смоделировал этот вид приобретения опыта в условиях эксперимента. Он кормил крыс безвредным кормом, выкрашенным в какой-нибудь цвет, и через некоторое время искусственно вызывал у них болезненное состояние, например, облучал их рентгеновским излучением или вводил в желудок небольшую порцию отравляющего вещества. После выздоровления животные начинали избегать соответствующего корма. Таким образом, у них создавалась ассоциация между данной пищей и последующим болезненным состоянием. Но это была ассоциация, которая не вписывалась в теорию Ф.Скиннера и И.П.Павлова. Во-первых, для выработки классической ассоциации необходима достаточная близость во времени между связываемыми событиями. В разбираемом научении недомогание (отрицательное подкрепление) появлялось через несколько часов после приема пищи. Во-вторых, эта связь формировалась после однократного сочетания событий. При выработке условного или инструментального рефлекса требуется хотя бы несколько сочетаний связываемых событий. В-третьих, теория ассоциаций не объясняет следующего факта в этом научении. Между потреблением отравленной пищи и ее последствием может происходить много разных событий, с которыми организм мог бы ассоциировать болезненной состояние, например, потребление другого нормального корма и т.д. Но этого не происходит. Связь устанавливается именно между ухудшением состояния и конкретной пищей. Чтобы объяснить этот вид приобретения опыта были выдвинуты следующие предположения. У животных, по мнению С.Роуз, после поедания отравленной пищи, вероятно, формируется некое “представление” о ней – “модель”, которая удерживается в мозгу определенное время, оставаясь нейтральной. Если эта модель через несколько часов подкрепляется отрицательно, то она закрепляется (уходит в долговременную память) в качестве неблагоприятного воздействия. Именно свойством модели сохраняться некоторое время в кратковременной памяти объясняется первая особенность этого научения, связанная с большой отсрочкой между действием стимула и подкреплением. С другой стороны, данное предположение может говорить о когнитивной природе данного научения, о чем будет более подробно сказано дальше. Третью особенность этого вида приобретения опыта можно объяснить, обратившись к принципу значимости стимула. Гарсиа пишет: “Принцип значимости, определяющий ассоциацию отдаленных физиологических последствий со вкусом еды, состоит в том, что вкус обладает большой ассоциативной силой по отношению к физиологическим последствиям, тогда как ассоциативная сила других экстероцептивных стимулов в этом случае мала.” Таким образом, очевидно, во время еды животное обычно обращает внимание на признаки, эффективные с точки зрения выработанного избегания ее физиологических последствий. Например, крысы в норме обращают внимание на запах и вкус, а птицы – на внешний вид пищи. Если же грозит удар током, то крысы обращают внимание на зрительные стимулы, а птицы – на слуховые.
Рекомендуемые материалы
Таким образом, современная точка зрения на механизмы приспособления к окружающей среде обогатилась биологической направленностью. Но это не значит, что принцип ассоциаций уходит со сцены. Он не теряет своей объяснительной сущности, он просто не решает полностью проблему научения.
Когнитивный подход к научению.
Слово “когнитивный” происходит от латинского глагола, который означает “знать”. Когнитивная деятельность включает в себя такие аспекты процессов научения и мышления, которые нельзя наблюдать непосредственно, но о которых часто свидетельствуют косвенные данные. Бихевиористы пытались игнорировать эти аспекты поведения организмов, так как, по их мнению, они недоступны для научного анализа. Но ход развития науки привел к пониманию того, что изъятие из объяснительных схем когнитивных понятий приводит к упрощенному взгляду на поведение животных. Это, в свою очередь, может привести к поверхностному и даже ложному взгляду на поведение человека, что нашло яркое выражение в философских взглядах Ф.Скиннера. Одним из первых это понял американский зоопсихолог Эдвард Толмен, который начинал свой научный путь с признания бихевиоризма. Э.Толмена считают создателем, так называемого, когнитивного бихевиоризма, идеи которого он изложил в своей книге “Целенаправленное поведение у животных и человека”, вышедшей еще в 1932 году.
Когнитивная теория научения Э.Толмена.
Первое положение. Между стимулом и реакцией действуют, так называемые, “промежуточные переменные”, которые оказывают существенное влияние на поведение животного.
Если бихевиористы при анализе поведения исходили из схемы S (стимул) ® R (реакция), то Э.Толмен акцентировал внимание на схеме S®Т®R, где Т – это “промежуточные переменные”, к которым он относил такие понятия как мотивы, цель, когнитивные карты и т.д. С точки зрения физиологии к ним относятся внутримозговые процессы, которые могут изменять реакцию на тот или иной стимул. С точки зрения психологии – это совокупность познавательных и побудительных факторов, которые действуют между непосредственными стимулами и ответной реакцией.
Э.Толмен считал, что действие внешнего стимула приводит к выработке животным организмом определенной программы поведения, которая формируется исходя из прошлого опыта и специфики наличной ситуации. Только вслед за этим происходит внешняя реакция, которая осуществляется в соответствии с созданной внутренней программой. Таким образом, по Э.Толмену поведение в значительной мере регулируется именно центральными детерминантами.
Разумность идей Толмена подтверждается хотя бы таким экспериментом. Мы сажаем голодную крысу в лабиринт. С точки зрения бихевиоризма крыса должна начать хаотическую внешнюю активность, которая в результате проб и ошибок приведет ее к пище. Но, на самом деле, это не так. Крыса передвигается не хаотически. Она изначально демонстрирует определенную тактику передвижения по лабиринту. Если это тактика приводит ее к успеху, то она закрепляется, если нет, то она сменяется другой. В конце концов, она проверит все возможные варианты передвижения, пока не выберет наиболее оптимальный в этих условиях. Такое поведение крысы в лабиринте дало основание зоопсихологу Кречевскому предположить, что животное последовательно выдвигает “гипотезы” в отношении своего поведения и проверяет их на эффективность. Интересно то, что после стабилизации определенной тактики крыса в определенные моменты начинает проверять, а не изменились условия в лабиринте, то есть применяет новые тактики (проверяет новые гипотезы по Кречевскому).
Вообще раньше при рассмотрении процессов научения у животных не обращали большого внимания на ранние этапы этого процесса. Но именно на этих этапах происходят наиболее и сложные и интересные явления, которые, связаны, в частности с программированием поведения. Бихевиористы полагали, что такого программирования у животных не существует, а животное действует по методу проб и ошибок, как было уже неоднократно сказано. Но это не так уже по одному тому факту, что при обучении методом проб и ошибок возникающее “дерево возможностей” столь велико, что процесс типа случайного отбора не может обеспечить выбор оптимального поведения за разумно приемлемый промежуток времени. Животное начинает процесс научения не с “нуля”. Есть основание утверждать, что на основе первого же знакомства со средой оно, во-первых, формирует “представление” об ее организации, во-вторых, как уже было сказано, выдвигает “гипотезы” для разрешения данной проблемной ситуации. Животное реализует эти “гипотезы” в виде определенных поведенческих тактик, с помощью которых и проверяет правильность выдвинутых “представлений”.
Второе положение. Научение связано с появлением в мозге определенных познавательных структур, в частности, когнитивных карт.
С точки зрения Э.Толмена крыса, например, научается правильно находить путь к пище в лабиринте благодаря тому, что у нее в мозге формируется “когнитивная карта” этого лабиринта, а не простая сумма двигательных навыков. Другими словами, когда крыса отыскивает корм в знакомом лабиринте, у нее имеется мысленный образ пищи и лабиринта, на который она опирается в этих поисках. Как говорил Э.Толмен, крыса “знает, что к чему ведет”. С точки зрения бихевиористов у крысы при помещении в знакомый лабиринт никакого образа не формируется, а появляется совокупность выработанных по методу проб и ошибок команд, автоматически ведущих к желаемому объекту.
Третье положение. Не всякое научение связано с подкреплением.
Э.Толмен открыл и изучил, так называемое, латентное научение, которое можно отнести к когнитивным формам приобретения опыта.
Латентное научение – это научение, которое происходит путем образования ассоциации между индифферентными раздражителями или ситуациями в отсутствие явного подкрепления.
Этот тип приобретения опыта можно продемонстрировать на примере поведения крысы в лабиринте. Если поместить сытую крысу в лабиринт (в нем нет пищи), то она начнет его обследовать, бегать по коридорам, обнюхивать углы и т.д. Обучается ли она в это время чему-нибудь? С точки зрения бихевиоризма животное в этом случае не приобретает никакого опыта, так как нет подкрепления (крыса сытая, а пищи в лабиринте нет). Э.Толмен же доказал, что это не так. На самом деле, у животного в этом случае происходит латентное (скрытое) обучение. Она запоминает определенные стимулы, расположение коридоров и т.д. Это научение скрытое потому, что результаты его могут проявиться только в определенных условиях, а именно тогда, когда этот опыт понадобиться. Это доказывается тем, что, если после такого предварительного знакомства эту крысу (уже голодную) обучать находить пищу, которую кладут в строго определенное место лабиринта, то она научиться оптимальному поведению в этих условиях намного быстрее, нежели крыса, которая в этом лабиринте никогда не была. Другими словами, в период знакомства с новыми условиями животное без всякого внешнего подкрепления извлекает значимую информацию, которая может пригодиться в определенных условиях.
В какой форме извлекается эта информация? Э.Толмен предположил, что латентное научение происходит в виде появления в мозге у животного “когнитивной карты” обследуемой территории. Когнитивная карта – это образ знакомого пространственного окружения, который создается и видоизменяется у животного в процессе активного взаимодействия с этим окружением. Именно наличие когнитивной карты позволяет животному наиболее оптимально ориентироваться в знакомой обстановке, а, если понадобиться, быстро и эффективно обучаться выполнять в ней различные задачи. Э.Толмен и его последователи пытались экспериментально доказать появление когнитивной карты в голове животного в процессе научения. Вот эксперимент, который с точки зрения Э.Толмена доказывает его концепцию формирования познавательных структур. Он обучал крыс в лабиринте, в котором было 5 путей к пище. Эти пути отличались по длине, а, следовательно, по времени, которое надо было затратить на добывание пищи. В ходе опыта все крысы обучились, в конце концов, находить корм по наиболее короткому маршруту. Потом его перекрывали. С точки зрения бихевиоризма крысы в этом случае должны были снова методом проб и ошибок обучаться находить другой путь, ведущий к пище. Но это оказалось не так. Они намного быстрее отыскали новый оптимальный способ передвижения по лабиринту, чем тем крысы, которые в этом лабиринте еще не были. Некоторые крысы спонтанно, без какого-либо дополнительного научения, сразу же стали бегать по новому, более длинному пути.
Более обстоятельные эксперименты, подтверждающие наличие когнитивных карт у животных, были проведены в 60-70-хт годах нашего века американским ученым Ричардом Моррисом, который сконструировал, так называемый, “водяной лабиринт”. Крысу помещали в чан с водой, в котором на определенном месте находилась полка, невидимая в мутной воде. Чан находился в комнате, на стенах которой были легко узнаваемые ориентиры: на северной стене – часы, на южной – источник света, на восточной – клетка и т.д. Помещенная в чан крыса начинала беспорядочно плавать, пока более или менее случайно не натыкалась на полку и не взбиралась на нее. После нескольких тренировок крыса стала быстро направляться почти прямо к полке. Как крыса учиться находить невидимую полку? Есть два предположительных ответа. Она либо запоминает расстояние, которое проплывает от точки старта (объяснение бихевиористов), либо руководствуется ориентирами, которые видит на стенах комнаты (когнитивный подход). Было показано, что крысы использует именно внешние ориентиры. С одной стороны, изменение начальной точки плавания почти не влияет на способность крысы находить полку. С другой стороны, при изменении относительного положения настенных ориентиров, крыса перестает справляться с задачей. Следовательно, животное определяет свое местоположение в пространстве, используя в качестве ориентиров окружающие объекты. Данное поведение крыс можно интерпретировать, как формирование когнитивной карты внешней среды, на которую они опираются при разрешении задачи отыскания полки.
Американские ученые О’Киф и Нейдл на основании нейрофизиологических исследований сделали вывод о том, что формирование когнитивной карты, вероятно, связано с гиппокампом, структурой мозга, которая, по общему мнению, отвечает за кратковременную память. Когнитивная карта в понимании О’Киф и Нейдл – это не просто топографическое отображение пространства, в котором находится животное: она отражает также распределение клеточных систем, осуществляющих анализ и интеграцию пространственных ориентиров в контексте их значения для действий животного.
Э.Толмена критиковали за то, что он сильно преувеличивал возможности животных, переводил объяснение поведения во внутренний план, другими словами, возвращался к идеям классической психологии конца 19-го начала 20-го века. Но, как выразительно пишет Мак-Фарленд, критическим высказываниям о том, что теория Э.Толмена “похоронит животное в размышлениях”, не дав ему возможности “предугадать” своего поведения, можно противопоставить тезис о том, что согласно бихевиоризму, животное должно “погибнуть в деятельности”.
Когнитивный аспект ассоциативного научения.
Когнитивные процессы входят в структуру не только когнитивных форм научения, но, по-видимому, они сопровождают и ассоциативные формы приобретения опыта. Вероятно, ассоциативное научение – это не просто образование автоматической связи меду стимулом и реакцией. Существует предположение о том, что животные обладают механизмами обнаружения и узнавания причинных отношений. В природе временная связь между какими-либо событиями не всегда является причинной связью. Например, если кошка прыгает на яблоню, когда лает собака, а затем на землю падает яблоко, то мы скорее подумаем, что кошка, а не лай собаки, была причиной его падения. Точно также животные легче образуют ассоциации между одними типами стимулов, чем между другими. Например, крыса связывает отравление именно с незнакомой пищей, которую она съела несколько часов назад, а не с ударом молнии, который прозвучал недавно. Таким образом, можно сказать, что животные научаются ассоциировать два события, если отношение между ними соответствует тому, что обычно называют причинно-следственной связью. Таким образом, они способны усвоить, что одно событие (причина) предвещает второе (следствие) или говорит о его отсутствии в будущем (в отсутствие следствия). Условия для такого рода ассоциативного научения существуют, если исходить из гипотезы, что животные приспособлены для приобретения знаний о причинных связях в окружающей их среде. Итак, животные при ассоциативном научении, вероятно, умеют отличать потенциальные причины от фоновых (незначимых) стимулов, связывать истинные причинно-следственные отношения. Другими словами, животные способны приобретать знания о причинных связях в окружающей среде даже в условиях ассоциативного научения, в котором когнитивный компонент выражен те так ярко, как в когнитивных формах научения.
Когнитивные формы научения.
К когнитивным формам научения можно отнести, такие формы приобретения опыта, в которых когнитивный (познавательный) компонент входит важным и обязательным звеном в механизм образования ассоциации между связываемыми явлениями действительности. Этот компонент делает научение более эффективным и быстрым. Учитывая сложность этого механизма, надо признать, что эти формы научения появляются только на поздних стадиях эволюции животного мира, когда нервная система достигает определенного уровня развития в обработке информации. Наиболее хорошо эти формы приобретения опыта выражены у млекопитающих и птиц. Правда, есть данные о том, что высшие насекомые тоже, в какой-то мере, обладают способностью к приобретению знаний в когнитивной форме. К когнитивным формам научения можно отнести научение путем подражания, латентное научение (разобранное выше), научение на основе мысленных образов (образное поведение), рассудочную деятельность и инсайт.
Научение на основе мысленных образов (образное поведение).
Феноменология.
Этот вид научения имеет сходство с латентным научением. Но здесь акцентируется внимание на механизме приобретения опыта, который, по словам И.С.Бериташвили (русского физиолога, открывшего данное научение), кардинально отличается от условно-рефлекторного. Когнитивным компонентом этого научения является формирование у животного в процессе приобретения опыта мысленного образа.
Вначале своих исследований И.С.Бериташвили стоял на бихевиористских позициях. Он считал, что сложные поведенческие акты представляют собой цепную сумму безусловных и условных рефлексов. Но в ходе своих экспериментов, проведенных на собаках в 30-е годы нашего столетия, исследователь отказался от такого упрощенного взгляда на поведение животных организмов. Приведем в качестве примера опыт, который, по словам И.С.Бериташвили, нельзя объяснить, исходя из условно-рефлекторной концепции И.С.Павлова.
У собаки в одной экспериментальной комнате на определенный сигнал (звонок) выработан условный рефлекс побежки к одной из четырех кормушек, расположенных в различных местах комнаты. После достаточного упрочения этого условного рефлекса собаку переводят на поводке через коридор в другую комнату, в которой она раньше никогда не была. В этой комнате ей предъявляется тот же самый условный сигнал – звонок. В ответ на этот сигнал собака бежит в коридор, проходит его и заходит в первую экспериментальную комнату; зайдя в нее, направляется прямо к той кормушке, из которой обычно получала пищу. Таким образом, в данном опыте собака продемонстрировала целенаправленную побежку, пройдя совершенно новый для нее путь, по которому никогда ранее не ходила, из совершенно нового стартового места (с которого она также никогда не ходила за пищей). Причем это поведение возникает с первого раза. И.С.Бериташвили предложил рассматривать этот поведенческий акт, как регулируемый “представлением о местонахождении пищи”. На основании многих других экспериментов он пришел в следующему выводу: “Индивидуально приобретенное поведение животных в своей высшей форме характеризуется тем, что животное производит функциональное приспособление к среде, согласно представлению об этой среде. По нашим исследованиям, данная форма поведения вызывается и регулируется представлением о конечной цели, которая выражает удовлетворение какой-либо жизненно важной потребности”.
Отличительные характеристики научения на основе образов.
Можно выделить следующие отличительные характеристики данного научения. Во-первых, “представление о местонахождении пищи” у животного может сохраняться в течение длительного срока (по крайней мере, до двух недель после исходного одиночного восприятия), несмотря на многократное осуществление побежки без подкрепления. Другими словами, связь устанавливается после первого же предъявления данной ситуации. Причем эта связь исчезает не по принципу условно-рефлекторного затухания, где отсутствие подкрепления приводит к постепенному снижению выраженности выработанной условной реакции.
Во-вторых, если условный рефлекс вызывается некоторыми компонентами внешней среды или каким-то одним (соответствующим условным сигналом), то данный вид реакций вызывается всей обстановкой, в которой происходит научение. Например, если у собаки вырабатывается условный пищедобывательный рефлекс на определенный сигнал в виде побежки к какой-либо кормушке, то начальных стадиях такие целенаправленные побежки наблюдаются и в отсутствии действия условного сигнала. Если на этой стадии выработки условного рефлекса кормушку с пищей на виду у животного перенести в новое место комнаты, то на условный сигнал (или даже без него) животное побежит к этому новому месту. Другими словами, запускающим сигналом для данного поведения служит воспринимаемая животным некая целостная ситуация, несущественные изменения которой не отражаются на выполнении задания. Это можно объяснить только тем, что животное оценивает ситуацию целостно, гибко, разнообразно, учитывая многие аспекты ситуации, понимая, что является главным, а что второстепенным, то есть так, как это характерно для представления, того психического процесса, который имеет понятное человеку субъективное содержание. Если не обратиться к этому понятию, то наблюдаемое поведение собаки очень сложно объяснить, используя только терминологию условно-рефлекторного обучения.
В-третьих, этот способ приобретения опыта хорошо выражен, как правило, только на первых стадиях научения. При стабилизации условий наступает автоматизация поведения, то есть возникает условный рефлекс. Вернемся к выше описанному опыту. Если собаку поставить в условия постоянного повторения событий “условный сигнал – реакция – пищевое подкрепление из данной кормушки”, то у нее поведение, в конце концов, автоматизируется. Если можно так сказать, она начинает “бездумно” выполнять соответствующее поведение. Это доказывается тем, что, если на этой стадии выработанного поведения кормушку перенести в новое место комнаты, то собака после условного сигнала направляется на то место, где она всегда получала пищу, а не на новое место кормушки с пищей (правда потом она “одумывается” и бежит туда, где действительно лежит пища). Таким образом, многократное осуществление одного и того же поведенческого акта в неизменных условиях внешней среды приводит к его автоматизации, то есть к его осуществлению по жесткой схеме условного рефлекса. Однако если данная обстановка меняется, то наступает блокировка автоматизированного поведения; животное, как правило, останавливается на некоторое время, а затем проявляет целенаправленное поведение, которое уже регулируется “представлением о конечной цели”, то есть ведет себя по правилам образного поведения.
Некоторые проблемные аспекты теории образного научения.
Понятие о целостных “представлениях”, которые формируются у собаки на начальных этапах обучения, перекликается с понятием “когнитивной карты”, выдвинутой Э.Толменом. В обоих случаях речь идет о некоей познавательной (когнитивной) структуре, которая формируется в мозге у животного в процессе ознакомления с новой обстановкой. Причем в этой когнитивной структуре отображаются разнообразные компоненты этой обстановки, которые могут, на самом деле, и не пригодиться в дальнейшем. Вероятно, чем более высокоорганизованно животное, тем более сложно и насыщенно формирующееся представление. А чем богаче представление о данной ситуации, тем эффективнее и гибче происходит в ней научение. Проблема в том, что захватывается в этот образ, как мозг определяет степень необходимлсти того или иного аспекта внешней среды. В каких аспектах отличаются, например, зрительные образы одной и той же внешней обстановки, формирующиеся у человека и собаки? Если они разные, то чем определяется это различие? Все эти интересные вопросы ждут своего разрешения.
И.С.Бериташвили попытался раскрыть понятие образа (представления) с нейрофизиологической точки зрения. Им было высказано предположение, что нервным реализатором “представления” служит сложная корковая нейронная сеть, включающая три компонента: во-первых, нейронные комплексы проекционных сенсорных участков коры; во-вторых, нейронные системы моторных участков коры, осуществляющих двигательные реакции; в-третьих, нейронные системы ассоциативных областей коры. Он считал, что субъективно-психическая модальность восприятий и представлений обусловлена деятельностью, так называемых, психогенных клеток первичных проекционных участков коры. Сходные представления относительно нейронных механизмов восприятий и представлений имел известный нейрофизиолог Конорский. Несмотря на эти предположения, на сегодняшний день нейрофизиологическая сторона образного научения разработана намного слабее, чем условно-рефлекторного.
Наконец, проблематичным остается вопрос о том, до какой степени можно пользоваться психологическим понятием “представления” при объяснении поведения животных. Здесь нужно ответить на два вопроса. Существуют ли вообще у животных субъективные представления? Другими словами, обладают ли животные внутренними репрезентациями, то есть мысленными образами отыскиваемых предметов или сложных пространственных ситуаций? Если они есть, то насколько они важны в процессе обучения, какую роль они играют в детерминации поведения животных? Сам И.С.Бериташвили писал: “Главным основанием для употребления мною термина представление служит то обстоятельство, что представление животных и человека должно иметь одно и тоже происхождение”. Конорский считает, что данные интроспекции (то есть субъективного опыта человека) не только возможно, но даже целесообразно привлекать для характеристики некоторых процессов деятельности мозга. П.К.Анохин писал: “Эволюция “трудилась” сотни миллионов лет, чтобы наградить высших животных способностью субъективно отражать объективный мир, и потому нейрофизиолог, отбрасывающий субъективное как ненужный эпифеномен, значительно ограничивает свои возможности для достижения конечной цели”. Другими словами, эти высказывание видных ученых говорят о правомерности использования субъективных понятий для анализа поведения животных.
В чем заключается роль представлений в поведении и научении животных? Известный специалист по вопросам обучения Дикинсон, разделяет внутренние репрезентации на декларативные и процедурные. Декларативная репрезентация – это мысленный образ желаемого объекта или цели. Когда крыса использует декларативную репрезентацию, отыскивая корм в знакомом лабиринте, у нее имеется мысленный образ пищи и она знает, что должна выбрать, скажем, левый поворот, чтобы найти ее. Процедурная репрезентация – это совокупность команд, автоматически ведущих к желаемому объекту без формирования его образа. То есть крыса подчиняется, например, такому набору команд, как только ее сажают в знакомый лабиринт: “сейчас ты должна повернуть налево, потом пробежать пять шагов и повернуть направо, потом бежать прямо”. Другими словами, у крысы есть только кинестетические внутренние ощущения, которые приводят ее к пище. Причем, используя этот принцип объяснения поведения, можно вообще избавиться от субъективного понятия “ощущение”. В декларативной системе должен быть какой-то способ перевода заложенной в памяти репрезентации во внешнее поведение. Процедурная система объясняет этот перевод намного проще. Исполнение одного акта приводит к автоматическому исполнению следующего и так до последнего звена цепочки, ведущей к пище. Другими словами, для бихевиоризма наиболее приемлема именно процедурная репрезентация. Она вполне укладывается в их объяснительные схемы. Зачем использовать для объяснения такой сложный процесс как представление, если все можно объяснить намного проще. Мак-Фарленд пишет, что “хотя процедурная теория дает относительно простое объяснение ситуации простого научения, для истолкования наблюдаемых явлений может потребоваться более сложная теория, не исключающая некоторой формы декларативной репрезентации. В то же время надо четко отделять свидетельства декларативной репрезентации от попыток упрощенного объяснения с помощью этого понятия поведенческих феноменов. Возможно, концепция декларативной системы – всего лишь удобный костыль, на который может опереться современная теория обучения”. Таким образом, вопрос о наличии у животных мысленных образов остается спорным. Чтобы разрешить его, надо, вероятно, попытаться доказать, что использование мысленных образов в определенных видах научения или на определенных этапах приобретения опыта является необходимым для животных, что без них они в принципе не смогут решать те или иные задачи. Если мы это докажем, то мы можем предположить, что они возникают и в простых формах приобретения опыта, но могут заменяться на определенных этапах обучения более легким процедурным способом разрешения задачи. Опыты И.С.Бериташвили, Э.Толмена и других исследователей в какой-то мере доказывают, что это так, что без привлечения таких понятий, как субъективные образы, когнитивные карты и т.д., нельзя объяснить, в частности, начальные этапы образного обучения. Более того, вероятно, на первых этапах, например, инструментального научения у крысы может возникать мысленный образ пищи, так как она в принципе способна его продуцировать, но при стабилизации условий она не использует этот психический процесс (“не задумывается о нем”), потому что он становится лишним.
Научение на основе рассудочной деятельности.
Теория научения на основе рассудочной деятельности была разработана русским исследователем Л.В.Крушинским. Он считал, что рассудочная деятельность является важнейшей формой поведения животных, без научного исследования которой нельзя построить общую теорию поведения живых организмов. Что понимал Л.В.Крушинский под рассудочной деятельностью?
Элементарная рассудочная деятельность – это способность животных улавливать простейшие эмпирические законы, связывающие предметы и явления окружающей среды, и возможность оперировать этими законами при построении программ поведения в новых ситуациях.
Л.В.Крушинский считал, что элементарным проявлением рассудочной деятельности является, например, способность животных к экстраполяции. Экстраполяция – это способность животного, наблюдавшего течение какого-либо события, “уловить” закономерности его протекания, а когда наблюдение прерывается, то экстраполировать, то есть “мысленно” продолжить ход событий. Исследователь описывает следующий случай экстраполяции, произошедший с его собакой и натолкнувший его на экспериментальное исследование этой формы поведения. “Хорошо помню тот давний тихий августовский вечер, когда на берегу Волги мой пойнтер сделал стойку у края кустов. Подойдя к собаке, я увидел, что почти из-под самого ее носа быстро побежал молодой тетерев. Собака не бросилась за ним, а моментально, повернувшись на 180°, обежала кусты и снова встала на стойку, почти над самым тетеревом. Поведение собаки носило строго направленный и наиболее целесообразный в данной ситуации характер: уловив направление бега, собака перехватила его. Это был случай, который вполне подходил под определение разумного акта поведения, проявившегося в экстраполяции траектории движения птицы”. Л.В.Крушинский смоделировал эту форму поведения в экспериментальных условиях. Животное свободно передвигается по камере, где установлена непрозрачная ширма, за которой находится движущаяся кормушка. В центре ширмы - вертикальная щель, благодаря которой животное узнает о направлении движения корма. Чтобы получить корм, животное должно обогнуть ширму с той стороны, в которую корм перемещается. В последующих опытах с данным животным направление движения кормушки меняется, поэтому животному приходится каждый раз строить программу своего поведения заново.
Результаты этого эксперимента были следующими. Некоторые виды животных, например, собаки, кошки, вороны, с первого предъявления разрешают эту задачу правильно, то есть обходят ширму с той стороны, в которую движется кормушка с пищей. Животные других исследованных видов, например, крысы, куры, ящерицы, обходили ширму с любой стороны, независимо от направления движения корма, или не обходили ее вообще.
Л.В.Крушинский считает, что справившиеся с первого раза с этой ситуацией животные использовали возможности своего рассудка. Они оперировали в данном случае двумя эмпирическими законами, которые опытным путем уловили раньше. Во-первых, они опирались на закон “неисчезаемости”. На основании прошлого опыта животные знали, что предмет, исчезнувший из поля зрения, на самом деле, остается существовать в действительности. Во-вторых, они оперировали законом “движения тел в пространстве”. Животные знали, что движение предмета вправо должно привести к тому, что он, исчезнув, потом появится именно справа, а не слева.
Особенности научения на основе рассудочной деятельности.
Во-первых, решение проблемной ситуации у животных, обладающих рассудком, достигается с первого раза, а не в результате проб и ошибок. У животных, не обладающих способностью к рассудочной деятельности, задача разрешается по типу условно-рефлекторного научения. Например, крысы, в результате многочисленных проб и ошибок, в конце концов, научаются правильно выбирать нужное направление побежки. Таким образом, некоторые виды животных способны научаться чему-либо эффективнее и быстрее, используя свои когнитивные способности.
Во-вторых, осуществление рассудочного акта представляет для животного определенные трудности. Если поставленная перед ним задача находится на грани возможностей его разума, то у животного возникает физиологическое состояние, которое, по-видимому, защищает его нервную систему от перенапряжения. Это может выразиться в том, что животные просто отказываются обходить ширму или застывают около щели. С другой стороны, у некоторых животных могут возникнуть признаки невротического состояния (двигательное возбуждение, боязнь обстановки опыта). Например, пасюк (дикая крыса), который пять раз подряд, начиная с первого предъявления, правильно выполнил задание, при шестом подходе внезапно остановился, у него начались подергивания отдельных мышц головы, передних конечностей и туловища. В это время на его электроэнцефалограмме была зарегистрирована резко выраженная патологическая активность, характерная для эпилептического припадка. Л.В.Крушинский считает, что это возбуждение мозга связано с перенапряжением высшей нервной деятельности в момент решения трудной для животного задачи.
В-третьих, при стабилизации условий животные, как правило, переходят с рассудочного на условно-рефлекторный способ разрешения задачи. Эта особенность характерна, как было показано выше, и для научения на основе образования образов. Одной из причин этого является трудности постоянного использования интеллекта, мышления. Животное переходит на экономичный и не требующий напряжения автоматический способ разрешения задачи подобно тому, как школьник, научившийся самостоятельно решать определенную задачу, потом переходит на автоматическое разрешение аналогичных с ней задач.
Наконец, когнитивным компонентом этого научения следует считать процесс мышления (оперирование животным эмпирическими законами), благодаря которому приспособление к новой ситуации идет эффективнее и быстрее. Без этого когнитивного компонента научение протекает по правилам образования условного рефлекса. Другими словами, механизмы этих способов приобретения опыта существенно отличаются друг от друга. Правда, физиологическая сторона рассудочной деятельности пока остается не раскрытой, хотя Л.В.Крушинский выдвинул в свое время гипотезу о возможном механизме рассудка. С этой гипотезой можно ознакомиться в его монографии “Биологические основы рассудочной деятельности”.
Научение на основе инсайта (“озарения”).
Данная форма когнитивного научения была открыта и исследована немецким ученым В.Келером, одним из основателей гештальтпсихологии.
Инсайт – это внезапное и не выводимое из прошлого опыта понимание существенных отношений и структуры ситуации в целом, посредством которого достигается осмысленное решение проблемы.
В качестве примера способности животных решать проблемы посредством инсайта можно привести следующий эксперимент Келера. Шимпанзе дали две бамбуковые палки, длины которых не хватало для того, чтобы достать плод, лежащий вне клетки. Но палки можно было соединить и получить из них одну, более длинную. После многих безуспешных попыток дотянуться до плода одной из коротких палок шимпанзе прекратила попытки, принялась играть с ними и случайно соединила их, всунув более тонкую в полый конец второй. Тогда обезьяна подпрыгнула и немедленно побежала к прутьям клетки, чтобы достать плод усовершенствованным орудием. В другом опыте плод был подвешен высоко под потолком клетки, Его можно было достать, поставив друг на друга ящики. Некоторые шимпанзе научались решать и эту задачу.
Келер объяснил эти примеры научения проявлением инсайта. Он противопоставил этот вид приобретения опыта представлению бихевиористов о постепенном и “слепом” научении, осуществляющемся методом проб и ошибок. Келер и гештальтисты полагали, что решение таких задач свидетельствует о творческом, концептуальном мышлении шимпанзе, а не просто о способности объединять длинные цепи стимулов и реакций. Рассуждения Келера были критически восприняты не только бихевиоризмом, но и другими исследователями поведения животных. В частности, очень трудно выяснить, является ли реакция, предположительно основанная на инсайте, подлинно новой. Мак-Фарленд в своей книге “Поведение животных” пишет: “Действительно, шимпанзе совершают большое количество посторонних действий, играют и безуспешно пытаются получить еду. Не означает ли это, что они приходят к решению в результате накопления проб и ошибок?” Не вдаваясь в подробности этой справедливой критики, нельзя не отметить, что данное научение нельзя опять же объяснить без привлечения когнитивного процесса. Если на начальных этапах обучения животное пытается решить задачу методом проб и ошибок, то дальнейшее поведение говорит о том, что обезьяна переходит на более сложный способ взаимодействия с окружающей средой, который, вероятно, связан с внутренним мыслительным процессом, с рассудочной деятельностью (по Л.В.Крушинскому). Отличительной особенностью этого научения является то, что задача разрешается не с первого раза, как в экспериментах Л.В.Крушинского, а после периода проб и ошибок. То есть, обезьяна изначально не знает, как вести себя в этой ситуации. Это знание приходит внезапно. Именно внезапность после безуспешных попыток следует считать самой важной характеристикой этого научения. В этом смысле этот способ разрешения задачи требует более сложного когнитивного процесса, нежели тот, который используется животными в опытах Л.В.Крушинского. Этот процесс, в какой-то мере, сравним с творческой деятельностью человека. Можно привести такую аналогию. Инсайт у животных можно сравнить с первым самостоятельным разрешением школьником новой задачи, с которой он раньше не сталкивался. А разрешение задачи с помощью рассудочной деятельности (по Л.В.Крушинскому) в этом случае можно сравнить с решением школьником задач, аналогичных уже разрешенной. Таким образом, этот вид научения следует отнести к наиболее сложным с когнитивной точки зрения формам приобретения опыта.
Трудно сказать, что творится во внутреннем, субъективном мире обезьяны во время инсайта. Можно сделать несколько предположений. Либо она в уме перебирает возможные способы решения задачи (то есть делает умственные пробы и ошибки), оперируя мысленными образами, либо разрешение происходит подсознательно, то есть ход мыслей не отображается в субъективной мире животного, подобно тому, как происходит творческое разрешение задачи у человека, который часто не осознает, как он пришел к правильному ответу.
Научение на основе подражания.
Люди также интересуются этой лекцией: Отравление нитратами и нитритами.
Подражание – это способ научения, при котором организм воспроизводит действия модели, в качестве которой могут выступать либо особи своего вида (например, родители), либо другого.
Подражание довольно широко распространено в природе. Исследователь Торп в свое время выделил следующие формы поведения, которые часто относят к явлениям подражания.
Во-первых, облегчение под влиянием общения с сородичами. То есть, это выполнение уже имеющегося в репертуаре животного поведенческого акта в результате осуществления его другими особями. Например, зевание – это типичное проявление такого поведения у человека. Этот вид подражания не является способом научения.
Во-вторых, местная тенденция к усилению реакций. Это усиление тенденции реагировать на какую-то деталь окружающей среды в результате реакции на нее других особей. Примером такого подражания можно считать случай, описанный английским этологом Р.Хайндом. В течение многих лет в Англии к домам жителей ранним утром доставляли молоко и оставляли его у порога. Некоторые синицы-лазоревки научились проклевывать сделанные из фольги бутылочные крышки и, таким образом, добираться до жирных сливок, которые скапливались в верхней части бутылки. Сначала случаи такого воровства появлялись в отдельных районах Англии, а затем быстро распространились дальше. Если первые птицы научились открывать крышки, вероятно, методом проб и ошибок, то остальные лазоревки научились это делать, как предполагает Хайнд, именно благодаря подражанию.
В-третьих, истинное подражание. По Торпу – это копирование поведенческих актов или звуков, которые не могут возникнуть иным путем. Он считает, что такое подражание характерно только для приматов. В отечественной литературе такое подражание принято называть имитационным научением высшего типа. Так шимпанзе способна к разрешению задачи на основе одного лишь созерцания действий другой особи. Сюда же можно отнести викарное научение, характерное для человека (этот термин ввел американский психолог Альберт Бандура). Бандура считает, что при таком научении индивидуум полностью усваивает ту или иную форму поведения другой особи, включая понимание последствий этого поведения для модели, которой он подражает. Поскольку субъект в данном случае наблюдает за поведением модели и оценивает последствия, к которым оно приводит для самой модели, здесь должны участвовать когнитивные процессы.
Таким образом, не все виды подражательного поведения можно отнести к когнитивным формам научения или, вообще, к научению.
