Курсовая работа: Изучение способности животных к обобщению и абстрагированию

Курсовая работа: Изучение способности животных к обобщению и абстрагированию

Зорина Зоя Александровна, Полетаева Инга Игоревна

Данные об операциях обобщения и абстрагирования, составляющих важное свойство мышления животных. Краткое описание экспериментальных процедур, которые используются для изучения этих функций. Примеры признаков, которые могут обобщать животные (абсолютные, относительные, отвлеченные и др.). Определение доступных животным уровней обобщения и абстрагирования (допоня-тийный, «естественные» понятия (категории), довербальные понятия, символы). Конкретные примеры из классических работ Н. И. Ладыгиной-Котс (1923), О. Келера (1956), С. Бойзен (Boysen, 1993), Л. А. Фирсова (1982, 1993), а также из новейших исследований. Описание процесса обобщения признаков («симметрия», «новизна», «больше», «сходство», «число» и др.) у представителей разных видов. Обсуждение современных представлений о способности животных к обобщению и о роли довербальных понятий как основы процесса символизации (см. также гл. 6).

1. Общие сведения.

В этой главе рассмотрены те когнитивные способности, благодаря которым мышление выступает как «обобщенное и опосредованное отражение действительности». Как уже упоминалось (см. 1.4), оно включает следующие операции: анализ и синтез, сравнение, обобщение и абстрагирование. Мы обратимся к двум последним операциям.

Обобщение и абстрагирование обеспечивают ту сторону мышления животных, которая не связана с экстренным решением новых задач, а основана на способности в процессе обучения и приобретения опыта выделять и фиксировать относительно устойчивые, инвариантные свойства предметов и их отношений.

Это обеспечивает возможность не только реагировать на конкретные признаки единичных предметов и явлений, усвоенные в процессе обучения, но и создает основу для адекватных реакций в новой ситуации, при появлении новых стимулов или событий того же класса. Операция обобщения тесно связана с функциями памяти. По мнению Л. А. Фирсова (1972; 1993), «феномен конкретного обобщения можно рассматривать как функциональные блоки систематизированной информации о предметах, явлениях, действиях, отношениях, тождестве и многом другом, хранящиеся в аппаратах памяти». Согласно его гипотезе, избирательное «использование информации таких блоков (у человека они могут быть выражены словами) является реальным основанием для формирования эвристических решений (перенос, инсайт, экстраполяция и т.д.) и дает резервную информацию для формирования оптимальных стратегий поведения».

Обобщение — мысленное выделение наиболее общих свойств, объединяющих ряд стимулов или событий; переход от единичного к общему. Благодаря операции сравнения поступающей информации с хранящейся в памяти (в данном случае с понятиями и обобщенными образами) животные могут совершать адекватные реакции в новых ситуациях.

Абстрагирование отражает другое свойство мыслительного процесса — независимость сформированного обобщения от второстепенных, несущественных признаков. И. М. Сеченов (1935) образно определял эту операцию как «удаление от чувственных корней, от конкретного образа предмета, от комплекса вызываемых им непосредственных ощущений» (курсив наш. — Авт.).

Вопрос о психофизиологических механизмах, лежащих в основе выполнения указанных операций, пока еще далек от разрешения. В качестве рабочей гипотезы можно принять постулированное Л. А. Фирсовым (1982; 1993) подразделение процессов обучения на первичные и вторичные.

Первичное обучение — процесс ассоциативный, связанный с формированием конкретных реакций на конкретные раздражители. Он предусмотрен процедурой эксперимента и контролируется с помощью подкрепления. В отличие от него вторичное обучение — процесс когнитивный, основанный на формировании мысленных представлений (образов). Он происходит одновременно с первым и обеспечивает дополнительную переработку информации, получаемой в ходе первичного обучения (см. также 3.4.2; 3.4.5).

Благодаря вторичному обучению предметы и явления мысленно группируются (объединяются) по общим для них свойствам, что и составляет сущность операции обобщения.

Способность к обобщению и абстрагированию зависит от возраста животного, его индивидуальных особенностей, а также от уровня филогенетического развития данного вида (см. 4).

2. 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. 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 (дифференцировочные) предъявляют по очереди; в случае если проводят обучение выбору по образцу, то сначала предъявляют образец, а затем — стимулы для выбора.

Рис. 1. Схема экспериментов с птицами методом выбора по образцу. А — 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. (Условный критерий обученности — 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 предъявлений).

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 называют режимом систематического варьирования второстепенных параметров стимулов. Чаще всего при изучении обобщения используют именно этот метод (Kohler, 1956; Дашевский, 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. 5.3).

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. 3).

Убедительные доказательства эффективности режима варьирования второстепенных признаков были получены, когда одну группу голубей обучали выбору по образцу с использованием различных комбинаций 152 стимулов (цветных картинок), а вторую — только с двумя картинками.

Для достижения принятого авторами критерия обучения (75%) птицам первой группы потребовалось более 27000 предъявлений (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 предъявлений, что обеспечивает достоверное отличие от случайного уровня (р<0,001).

После достижения критерия проводят наиболее важную часть процедуры — так называемый тест 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 предъявлений. 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; Wright 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 предъявлениях. В связи с этим в тесте на перенос рекомендуется либо совсем не использовать подкрепление, либо не давать подкрепления после отдельных случайно выбранных предъявлений (например, не подкреплять каждое десятое).

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

3. Оценка уровня обобщения и абстрагирования в тестах на перенос.

Доступный животным уровень обобщения может существенно варьировать в зависимости от многих факторов. Степень обобщения того или иного признака можно оценить и качественно, и количественно, используя ряд приемов и критериев.

Рис. 2. Формирование у вороны обобщенного правила выбора по признаку «сходство». Стимулами были карточки разного цвета (белые столбики), множества с разным числом элементов (заштрихованные столбики) и арабские цифры (черные столбики). В каждой следующей серии достижение критерия требовало меньше предъявлений.

1. Перенос на новые стимулы той же категории. Это первый способ оценки уровня обобщения. В примере, который мы рассматривали в предыдущем разделе, обобщение должно было происходить по конкретному признаку — кубической форме предмета (против шарообразной).

В процессе обучения число сочетаний, необходимое для появления адекватной реакции на каждую новую пару стимулов, постепенно снижалось.

Число сочетаний, необходимое для достижения выбранного критерия правильных выборов новых стимулов после теста на перенос, может быть показателем достигнутого животным уровня обобщения. Чем меньше эта величина, тем ближе животное к формированию обобщения по данному признаку (рис. 2).

Число тестов на перенос, число серий обучения с новыми стимулами, а также число предъявлений, необходимых для достижения критерия в каждой последовательной серии, — все эти показатели могут служить количественной характеристикой динамики процесса формирования обобщения. Такие сопоставления можно проводить у данного животного на разных стадиях усвоения общего правила выбора или у животных определенного вида в сопоставлении с другими видами. Результаты такого сопоставления показаны на рис. 2.

Если «правильный» ответ на каждую новую комбинацию стимулов достигается все быстрее, то это означает, что у животного происходит успешное обобщение данного признака.

2. Перенос на новые стимулы других категорий. Этим методом исследуют способность животных к более высокому уровню обобщения, т.е. к пониманию того, что признак может относиться к более «общей» категории. Поясним это на конкретных примерах обобщения птицами относительных признаков, таких как «сходство», «больше» и т.п.

Для изучения способности птиц к обобщению по признаку «сходство» их сначала обучали выбору по образцу стимулов (предметов) разного цвета, а в тесте на перенос использовали карточки, поверхность которых была покрыта разным типом штриховки (Wilson et al., 1985, a, b). Оказалось, что в этом случае галки справились с тестом на перенос при первых же предъявлениях новых стимулов. Это означает, что у них произошло успешное обобщение признака «сходство», они смогли сформировать единое правило выбора, общее для разных категорий признаков. Они абстрагировались от конкретных особенностей стимулов.

Большинство видов животных не справляется с переносом правила выбора по сходству с образцом от исходных стимулов на стимулы другой категории. Такой уровень обобщения оказывается для них слишком сложным.

Так, в упомянутой выше работе Уилсона голуби, обученные выбирать стимулы по сходству цвета, не смогли правильно устанавливать сходство по типу штриховки, и решению этой задачи они обучались почти заново. Даже врановые птицы, у которых в целом такие способности развиты достаточно высоко, осуществляют перенос на стимулы другой категории не во всех случаях. Так, в опытах Смирновой и др. (1998) вороны успешно усвоили правило выбора стимулов по сходству цвета. Однако для достижения более высокого уровня обобщения по признаку «сходство» потребовалось провести несколько дополнительных серий (которые были названы «доучиванием»). Только после этого птицы смогли безошибочно выбирать по сходству с образцом стимулы двух новых категорий — арабские цифры и множества — и в дальнейшем правильно реагировали на новые стимулы этих категорий. (В исследованиях, связанных с сопоставлением числа предметов, а также при анализе способностей птиц к «счету» множествами называются сгруппированные объекты, числом более одного, которые предъявляются птице на специальных карточках. В качестве таких «множеств» используют графические изображения разного числа объектов — точек, прямоугольников и т.п).

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 (выбор большего множества) появлялись у шимпанзе в первых же пробах. Это свидетельствует о том, что обобщение по признаку «больше», сформированное в отношении размера фигуры, они применяют также и в отношении числа элементов множества, т.е. другой категории признаков. Иными словами, оно превратилось в обобщение обобщений — «больше вообще». Такой перенос и расценивают как показатель формирования довербального понятия (Фирсов, 1982; 1993).

Д. Примэк (Premack, 1983) также предполагал, что эти разные уровни обобщения имеют в своей основе разные когнитивные процессы. Допонятийный уровень обобщения связан с наличием у животных образных, конкретных представлений. В отличие от них довербальные понятия обеспечиваются, по-видимому, формированием абстрактных мысленных представлений, благодаря чему результат операции обобщения существует в отвлеченной (хотя и невербальной) форме.

Формирование довербальных понятий доступно лишь наиболее высокоорганизованным животным — человекообразным обезьянам, врановым птицам, попугаям и, по-видимому, дельфинам. Многие исследователи (Орбели, 1949; Koehler, 1956; Фирсов, 1993) полагают, что способность древних позвоночных к формированию довербальных понятий послужила основой для возникновения второй сигнальной системы (см. гл. 6).

5. Признаки, доступные обобщению животных.

Как следует из предыдущих разделов, при исследовании способности к обобщению традиционно используют несколько типов стимулов, преимущественно зрительных. Во многих работах ими служат графические изображения и предметы, относящиеся к разным категориям, т.е. стимулы различаются либо по форме, либо по цвету, либо по типу штриховки и т.п. При оценке способности животных к оперированию количественными параметрами среды в качестве стимулов используют множества — графические изображения, содержащие определенное число элементов разного размера, паттерна распределения и формы (см. рис. 3Б). Наряду с этим, начиная с 70-х годов, исследуется также способность к обобщению так называемых «естественных» признаков — изображений объектов окружающей среды, относящихся к разным категориям (подробнее см. 3). Наряду со зрительными стимулами, хотя и в меньшей степени, в экспериментах исследуют обобщение признаков других модальностей, например звуковых и обонятельных. Так, собаки способны не только тонко различать и запоминать отдельные запахи, но и формировать на их основе обобщения.

В работах К. Т. Сулимова (1994) и В. И. Круговой и др. (1991) собак обучали выбору по сходству с образцом или по отличию от него, причем в качестве стимулов использовали сложные естественные запахи. Обучение проводили по методике множественного выбора, когда собаке давали понюхать запах-образец, а затем предлагали обойти расставленные по кругу металлические сосуды. В одном из них находился источник запаха, соответствующий образцу, в остальных — источники нескольких других запахов. Оказалось, что собаки успешно обучаются такому выбору. Они могут точно устанавливать сходство любого из впервые предъявленных запахов человека с запахом-образцом и на этом основано их привлечение к криминалистической экспертизе.

Собаки могут сформировать обобщение более высокого порядка. Они, например, могут идентифицировать индивидуальные запахи не только людей, но и животных разных видов. Характерно, что собака, обученная выбирать по образцу индивидуальные запахи крыс, уверенно выполняла и тесты на перенос: без дополнительного обучения узнавала индивидуальные запахи лягушек и рыб, т.е. стимулы других категорий.

Животные могут обобщать признаки разных модальностей.

Рассмотрим, какие характеристики признаков любых модальностей могут быть объектом анализа и обобщения.

Большинство из перечисленных выше признаков относятся к конкретным, или абсолютным, поскольку существуют сами по себе и их свойства не зависят от того, как их воспринимает животное (см. 5.1). В то же время существуют относительные признаки, проявляющиеся только при сопоставлении двух (или нескольких) стимулов. Это такие признаки, как «сходство» — «отличие»; «больше» — «меньше» — «равно»; «правее» — «левее» — «средний» и т.д. (см. 5.3).

Вместе с тем и абсолютные, и относительные признаки могут в свою очередь быть отвлеченными (обобщенными). Это может быть, если эксперимент строится таким образом, что с самого начала подкрепляют выбор разных стимулов, объединенных, например, признаком формы — выбор любых объемных фигур (в отличие от любых плоских) или любых множеств определенной величины. Мы уже рассмотрели, как вороны и шимпанзе обучались сравнивать множества (см. 3). Признак «большее число элементов», который подкреплялся в этом случае, можно считать не только относительным (он проявляется только при сопоставлении двух стимулов), но и отвлеченным (обобщенным), поскольку эксперимент строился так, чтобы сформировать единое правило, по которому птица выбирала бы любые стимулы с большим числом элементов независимо от остальных их особенностей (формы, размера и др.). Способность ориентироваться на отвлеченные (обобщенные) признаки предметов имеет первостепенное значение для характеристики высших когнитивных функций животных.

Рассмотрим подробнее, что известно в целом о способности животных к обобщению и абстрагированию указанных признаков и каких степеней обобщения могут достигать в том или ином случае животные с разным уровнем структурно-функционального развития мозга.

5.1. Обобщение абсолютных признаков.

В разделах 2 и 3 приводились примеры того, как происходит обобщение некоторых абсолютных признаков, когда животное выучивается, например, узнавать любые предметы определенной формы. Предметом первого экспериментального исследования такой операции у животных было обобщение признака «цвет».

Н. Н. Ладыгина-Котс (1923) показала, что молодой шимпанзе сравнительно легко усвоил правило выбора любых красных объектов, а затем применял его в отношении любых других цветов. Однако абстрагирование (отвлечение) этого признака от признаков «форма» и «величина» происходило у него с определенными трудностями.

На примере обобщения абсолютного признака «цвет» достаточно четко проявляются различия в способностях животных других видов. Голуби, например, не способны к переносу выработанной реакции на новые цвета. В этом отношении они отличаются не только от шимпанзе (что достаточно предсказуемо), но и от других птиц, в частности от более высоко организованных врановых (Wilson et al., 1985 b) и попугаев (Pepperberg, 1987 а). Характерно, что в работе И. Пепперберг попугай Алекс не только четко выделял категорию признака «цвет», но и употреблял символы для ее обозначения — произносил названия цветов (см. также гл. 6).

Другой пример обобщения абсолютных признаков — формирование способности узнавать определенное число элементов, отличая множества одной величины от всех остальных. Некоторые авторы называют это понятием «двоичности» или «троичности» (Davis, 1993). Так, О. Келер описал опыты с попугаями и врановыми, которые смогли научиться выбирать новые стимулы с таким же количеством пятен (разной формы, расположения и размера), сколько точек было изображено на образце. Один из его воронов успешно узнавал множества в диапазоне от 3 до 7 элементов. Некоторые птицы оказались способны применять это обобщение и в совершенно новой ситуации: они продолжали искать приманку в ряду одинаковых кормушек до тех пор, пока не находили столько единиц подкрепления, сколько точек было на образце (см. рис. 1).

Рис. 4. Обобщение признаков «симметрия» и «асимметрия» у голубей.

А — динамика правильных выборов при обучении голубей выбору симметричных и асимметричных значков, различавшихся в последовательных сериях по конфигурации. Птице начинали предъявлять новую пару стимулов после того, как выполнение теста достигало 80%-го критерия. По оси абсцисс — серии опытов, по оси ординат — доля правильных решений в %. Б — высота столбиков показывает успешность выбора в тестах на перенос, т.е. при предъявлении новых пар фигур другой ориентации, размера и т.п. Вертикальные линии на столбцах — ошибки средней.

Еще одним примером обобщения абсолютного признака может служить способность голубей научиться узнавать стимулы в зависимости от их симметрии или асимметрии. В работе немецкого ученого X. Делиуса (Delius, Habers, 1978) голубей обучали отличать двусторонне симметричные стимулы — различные геометрические фигурки — от асимметричных (рис. 4). В параллельных сериях экспериментов у них вырабатывали дифференцировочные УР, подкрепляя симметричные и не подкрепляя асимметричные стимулы. У второй группы голубей положительными были асимметричные стимулы, а отрицательными — симметричные (рис. 4А).

Всего в процессе обучения было использовано по 26 стимулов, обладающих и не обладающих свойством симметрии. Поскольку их второстепенные характеристики постоянно менялись, можно считать, что подкреплялся выбор «отвлеченного» признака. Стимулы обоих типов предъявляли по одному и чередовали в квазислучайном порядке, так чтобы предотвратить выработку реакции на посторонние признаки. Птицам потребовалось относительно небольшое число сочетаний, чтобы научиться узнавать наличие (или отсутствие) симметрии, и они успешно выполнили тест на перенос даже при предъявлении новых, по-разному ориентированных и преобразованных стимулов (рис. 4Б). (Квазислучайным называют такую последовательность предъявления стимулов, когда из ряда случайных чисел выбирают отрезки, так называмые серии Геллермана, удовлетворяющие определенным требованиям. В этих последовательностях не должно быть более 3 повторов одного стимула и должно быть приблизительно равное число положитительных и отрицательных стимулов).

Таким образом, голуби оказались способны к обобщению по отвлеченному признаку «симметрия».

5.2. Естественные стимулы и «естественные» (перцептивные) понятия.

Во всех приводившихся до сих пор примерах мы рассматривали способность к обобщению относительно простых признаков, искусственно выделенных из того информационного потока, который действует на животное (и на человека) в реальной жизни (цвет, форма, симметрия). В то же время очевидно, что в естественной среде обитания животные способны опознавать весьма сложные многокомпонентные раздражители, несущие биологически важную информацию. О наличии процесса обобщения и его роли в приспособительном поведении животных свидетельствуют накопленные этологами данные о способности избирательно опознавать некоторые характерные для каждого вида категории стимулов.

В этой связи закономерен вопрос: как животные обрабатывают такого рода информацию и как они обобщают более сложные признаки, чем «цвет», «форма» и т.п.? Экспериментальное исследование этого вопроса одним из первых предпринял американский исследователь Гернштейн (Herrnstein, Loveland, 1964; Herrnstein, 1990). Он показал, что голуби могут научиться отличать слайды, на которых были изображены городские улицы, парки, интерьеры и т.п. с человеком (или группой людей), от слайдов, на которых людей не было. Сходные результаты были получены, когда в качестве обобщаемых стимулов использовались изображения деревьев, рыб, воды (в виде капель, морских волн, наполненного стакана и т.п.), автомобилей, т.е. таких объектов, с которыми лабораторные голуби никогда не встречались. Даже когда в качестве стимулов для различения им показывали картины кубистов и импрессионистов, они научались их различать и справлялись также с тестом на перенос (Watanabe, 1995).

Отметим, что во всех этих работах птицам в каждом сеансе обучения предъявляли по очереди несколько десятков различных слайдов. Для обеспечения максимального разнообразия второстепенных признаков их запас в некоторых опытах доходил до 500. Половина из них содержала «правильный» стимул, причем он не был особенно подчеркнут, скорее, это был просто один из компонентов картинки, например изображение дерева. На второй половине слайдов были те же картинки, но без деревьев. Обучение обычно было весьма длительным: голуби начинали выбирать подкрепляемые стимулы только после многих тысяч предъявлений.

На основании этих опытов авторы предположили, что у голубей не только проявляется способность распознавать встречающиеся в природе конкретные объекты, но и формируются соответствующие обобщения. Обобщения такого типа были названы «естественными понятиями» («natural concepts») — «человек», «дерево», «вода» и т.п. Результаты оказались достаточно неожиданными, так как поведение голубей разительно отличалось от их более чем ограниченной способности к обобщению ранее исследованных элементарных признаков. Поэтому вопрос о природе феномена вызвал большую дискуссию и был подробно исследован.

Большинство авторов склонялось к тому, что в основе формирования «естественных понятий» лежит иной способ обработки и хранения информации, чем тот, который обеспечивает формирование обобщений. Д. Примэк (Premack, 1983), например, писал о том, что в отличие от довербальных понятий, основанных на формировании «абстрактных представлений», «естественные понятия» могут иметь в своей основе «образные представления» (imaginal representations), которые можно представить как некий набор мысленных «картинок». В таком случае принадлежность объекта к данной группе птицы определяли, по-видимому, на основе физического сходства, а не за счет выделения абстрактных черт, характерных для всей совокупности в целом.

При более подробном анализе эксперименты Гернштейна и его коллег вызвали целый ряд критических замечаний. Возникло предположение, что голуби в этих опытах могли анализировать другие, не столь сложные признаки, как «человек» или «вода». В них, например, не обращали внимания на «выравнивание» второстепенных стимулов, т.е. фона слайда. Выяснилось, например, что человек мог быть изображен на слайдах чаще на фоне городского, а не сельского пейзажа. Недостаточное внимание авторы уделили также выбору неподкрепляемых стимулов. Не было проверено, как реагируют голуби, если им предлагают различить слайд не по присутствию или отсутствию человека, а по наличию человека и обезьян, других животных или детей (Premack, 1983). Критики говорили, что если о существовании категории стимулов «дерево» и «человек» говорить можно, то противопоставление «человек — не-человек» искусственно и в природе не встречается.

Кроме того, было неясно, что именно воспринимали голуби в этих опытах — образ реального предмета или некий набор пятен, точек и линий. В пользу последнего предположения говорит, например, работа, в которой голубей обучали отличать карикатурное изображение человека от других сходных изображений (Cerella, 1980). Оказалось, что они продолжали считать «человеком» даже те изображения, где поменяли местами различные его части: например, голову поставили на место ног и т.п., после чего сходство с человеком полностью утрачивалось. Очевидно, что в таком случае воспринимается и оценивается не образ реального объекта, а некая совокупность линий.

На основе этих и многих других соображений появилась гипотеза, согласно которой формирование «естественных понятий» у голубей расценивали не как результат операций обобщения и абстрагирования, а как следствие обработки информации на более низком, перцептивном, уровне.

Как известно, сенсорные системы передают в центральные отделы мозга гораздо больше информации о действующих стимулах, чем те могут переработать, а двигательная система в состоянии реализовать в данный момент. Этот закон «бутылочного горлышка» требует резкого сокращения притока информации, которое обеспечивается разными способами. Один из них — категоризация.

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 Ладыги-ной-Котс, 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 чаше, 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 на более простые. Так, в работе X. Делиуса с соавт. (Delius et al., 2000) у голубей сформировали представление об эквивалентности стимулов — небольших фигурок разных типов, составленных из черных кружков одного размера, — в пределах нескольких категорий.

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.

5.3. 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. Хилъченко (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 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 к обучению с использованием пространственных ориентиров. Многие животные могут в новой ситуации решать элементарные логические задачи, 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; Стародубцев, 2000). Наряду с этим отмечено, что животные продолжали реагировать правильно даже при попытке «сбить» их, изменяя, например, расположение других пространственных ориентиров. Дельфины, 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).

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

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

Оценка и обобщение признака «новизна» стимулов представляет собой 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.

5.4.1. Обобщение признака «сходство»

В классических опытах Н. Н. Ладыгиной-Котс 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).

5.4.2. 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:

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

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

«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. 5.1Б 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.

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 новые 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.

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 довербального понятия «число».

5.5. Выбор стимулов по аналогии.

Животным, у которых сформировано обобщение по признаку «соответствие», можно предлагать тесты и на более сложные когнитивные операции. К ним относится, например, оценка способности выявлять наличие аналогии между образцом и одним из стимулов, которую считают проявлением индукции (см. 1.4). Так, в опытах М. Томазелло и Дж. Колла (Tomasello, Call, 1997) шимпанзе оказались способны выбирать стимул, элементы которого были объединены по такому же принципу, как и элементы стимула-образца. Например, образец состоял из двух идентичных фигур (одинаковой формы и размера — АА), а стимулы для сравнения — из других фигур также одинакового (ВВ) или разного размера (Сс). Единственным признаком соответствия между образцом (АА) и одним из стимулов (ВВ) была аналогия в соотношении размеров элементов. В этом случае животное должно использовать более отвлеченный смысл понятия «соответствие» как организованный по тому же принципу (relational matching).

Основу для изучения этого аспекта когнитивной деятельности животных заложили работы Д. Примэка (Gillan et al, 1981; Premack, 1983). Он рассматривал способность к построению аналогий как базовую характеристику индуктивного мышления человека и считал необходимым выяснить, есть ли зачатки этой когнитивной функции у животных. В опытах на шимпанзе Саре, обученной общению с человеком с помощью пластиковых жетонов (см. 2.9.2), использовалась не методика выбора по образцу, а другой способ сравнения. Ей предъявляли две пары стимулов, а она оценивала их с помощью специальных значков «одинаковый» или «разный» (Gillan et al., 1981). Сара делала это успешно не только при выяснении аналогий в соотношении элементов в парах геометрических фигур, но и при оценке предметов разного назначения, не имевших никакого внешнего сходства.

Рис.5. Выбор по аналогии (пояснения в тексте).

В одном из опытов (рис. 5А) ей показывали замок и ключ, рядом располагали банку с гуашью, между ними помещали хорошо знакомый Саре знак тождества, а для выбора предлагали консервный нож и кисть — предметы, которыми она также умела пользоваться. В этом случае она без колебаний выбрата консервный нож, потому что он выполнял функцию, аналогичную ключу — тоже «открывал» (банку). Однако, когда ей продемонстрировали лист бумаги и карандаш, предложив выбрать из тех же двух предметов «подходящий» для банки с гуашью, Сара столь же уверенно указала на кисть, которая по своим функциям в данном сочетании была аналогична карандашу.

Наряду с выявлением «функциональных» аналогий между предметами шимпанзе продемонстрировали также понимание отношений пропорций разнородных предметов. Например, они выбирали из нескольких возможных вариантов 1/4 яблока, как стимул, аналогичный стакану, на 1/4 наполненному водой.

Шимпанзе, а также макаки обладают способностью к выявлению аналогий; они используют отвлеченные представления о соотношении и функции предметов и составляющих стимулы компонентов. У других животных эта когнитивная функция пока не исследована.

Резюме.

У животных разных видов, начиная с рептилий, обнаружена способность к операциям обобщения и абстрагирования, которая используется в анализе и обработке признаков разного характера и модальностей. Диапазон уровней обобщения и абстрагирования у разных животных также достаточно широк. Существовало две точки зрения по вопросу о том, какие уровни обобщения доступны животным.

«Допонятийный» уровень обобщения: животные (включая человекообразных обезьян) способны только к абстракции in concreto, т.е. «выделению признака в наглядно представленных конкретных объектах» (Протопопов, 1950; Ладыгина-Котс, 1963). Истинная абстракция животным не доступна, поскольку они «не способны к установлению мысленной связи между одними лишь представлениями и их комбинированию в образы» (Фабри, 1976).

«Довербальные понятия»: согласно альтернативной точке зрения (Yerkes, 1943; Koehler, 1956), не только шимпанзе, но и ряд других позвоночных способны к высоким степеням обобщения и даже зачаткам «символического мышления человека».

Вторая точка зрения получает все новые подтверждения в современных исследованиях. Способность к высшим степеням абстрагирования свойственна не только человекообразным обезьянам, но и представителям других отрядов млекопитающих (дельфины), а также некоторым видам птиц (врановые, попугаи). Этот факт подтверждается данными о способности этих животных и к решению ряда элементарных логических задач.

Чем различаются применяемые при исследовании процесса обобщения методические приемы и режимы обучения и тестирования?

Какие уровни обобщения и абстрагирования доступны животным и как они выражены у представителей разных групп позвоночных?

Что такое довербальное понятие и с какими другими когнитивными функциями оно связано?

Какие характеристики среды могут оценивать и обобщать животные?

Чем отличается способность к обобщению у человекообразных и низших узконосых обезьян?