Эврика и инсайт. Особенности когнитивного обучения у людей и животных

Решаем ли мы сложные головоломки, запоминаем обстановку или изучаем абстрактные термины: все это случаи когнитивного обучения, т.е. обучения через понимание. Но как это работает? А как насчет наших ближайших родственников обезьян и других животных?

Когнитивное обучение — это обучение, опирающееся на принципы сознательности, активности, проницательности и инсайта (озарения). Слово «когнитивный» означает «познавательный», опирающийся на активные мыслительные процессы. Этим оно отличается от других теорий (способов) обучения, например, условнорефлекторного обусловливания методом проб и ошибок. Когнитивное обучение основано на гештальт-психологических теориях и психологии развития Жана Пиаже.

Содержание

Вольфганг Келер. Могут ли обезьяны учиться через понимание?Настоящее понимание вместо проб и ошибок?Ассоциативное и когнитивное обучениеОбучение через мысленные представленияКогнитивные карты Эдварда ТолманаРоль гиппокампа в когнитивном обученииКакую роль играют абстрактное мышление и предыдущие знания?Ожидания влияют на наше обучение

Вольфганг Кёлер. Могут ли обезьяны учиться через понимание?

Долгое время считалось, что животные учатся только методом проб и ошибок, или с помощью классической обусловленности. Обучение через инсайты или даже абстрактное мышление считалось сугубо человеческой сферой. Но, как показали эксперименты, когнитивные способности людей и животных нельзя четко разграничить.

Шимпанзе Султан очень голоден. Банан — именно то, что ему нужно. Единственная проблема для шимпанзе заключается в том, что плод, которого он жаждет, лежит за пределами клетки. Вне его досягаемости. Две палки, которые немецкий психолог Вольфганг Кёлер (Wolfgang Köhler) дал обезьяне, тоже, похоже, не сильно помогли. В конце концов, они довольно короткие. Что делать?

Если бы люди и животные не могли учиться через понимание (озарение), история на этом закончилась бы, и Султан остался бы голодным. Но вышло иначе.

В одном эксперименте Келер поместил бананы за пределы клетки и две бамбуковые палки внутри, которые нужно было сложить вместе, чтобы достать бананы. После некоторого размышления Султан соединил две палки и смог достать бананы.

На самом деле, Султан долгое время тщетно боролся с двумя короткими палками. Разочарованный и надутый, он скорчился в своей клетке. Но тут Султану пришла в голову спасительная идея («эврика»). Он повернулся к палкам и соединил их. С помощью уже более длинной палки он смог достать желанный фрукт.

Настоящее понимание вместо проб и ошибок?

В рамках своих опытов в 1920-х годах Вольфганг Кёлер интерпретировал подход Султана как случай проницательного обучения. Таким образом, обезьяна решила проблему внезапно, а не постепенно, методом проб и ошибок. Кроме того, шимпанзе Келера смогли обобщить свой опыт и применить их к новым проблемам. В других случаях они использовали эту идею для достижения цели с другими инструментами.

Этот эксперимент сформировал основу келеровскоого понимания «инсайта» — неожиданного осознания нужных взаимосвязей во время научения. Инсайт (от англ. insight, озарение) — внезапное нахождение решения какой-либо проблемы после продолжительной мыслительной деятельности. Сегодня понятие инсайта является неотъемлемой частью гештальтпсихологии.

Немецкий психолог Вольфганг Келер (1887–1967) внес большой вклад в создание гештальтпсихологии.

Люди, а также некоторые виды животных учатся не только постепенно, методом проб и ошибок. Решая проблемы, они внезапно приходят к пониманию (инсайту). А также способны обобщить и применить его к другим задачам.

Вольфганг Кёлер продемонстрировал, что шимпанзе могут решать проблемы, применяя проницательность. Его исследования показали, что интеллектуальный разрыв между людьми и шимпанзе намного меньше, чем считалось ранее. Его работа «Психика обезьян» была революционной для своего времени. Первоначально она была опубликована в 1917 году на немецком языке (Intelligenzprüfungen an Anthropoiden, Berlin 1917), в 1925 была переиздана на английском (Kohler, W. The mentality of apes, transl. from the 2nd German edition by Ella Winter. London: 1925). Но в течение многих десятилетий ее игнорировали, поскольку она нарушала общепринятое мнение о том, что поведение животных является просто результатом инстинкта или обусловленности.

Ассоциативное и когнитивное обучение

Многое из того, что изучают люди или животные, нельзя объяснить методами проб, ошибок и условностей. Например, когда мы усваиваем абстрактные концепции, делаем сложные выводы или черпаем для себя что-то полезное из научно-популярной статьи.

Тренировка и обучение собак базируется на обусловливании — формировании условных рефлексов.

Чем ассоциативное когнитивное обучение отличается от обусловливания, можно объяснить на простом примере. Когда, например, охотничьих собак учат возвращаться к охотнику при определенном звуке свистка, это классическая обусловленность.  Т.е. формирование условного рефлекса в ответ на стимул. Нейтральный раздражитель посредством тренировки трансформируется в условный. Однако, собаки обычно оставляют без внимания звуки других свистков, которые предназначены для других собак. Измененное поведение относится только к приобретенному условному раздражителю.

Совершенно иная ситуация с когнитивным обучением. Показательным является эксперимент, который Вольфганг Кёлер провел на своей исследовательской станции на Тенерифе в 1918 году. Он заставил домашних цыплят различать светлый и темный фон. Более светлый фон был целевым стимулом, который Келер награждал за распознавание.

Психолог внимательно наблюдал за тем, что произошло, когда он представил цыплятам еще более светлый фон. Выбор ранее изученного целевого стимула был бы не чем иным, как обучением через ассоциации. На самом деле, однако, животные выбирали новый стимул.

В опытах с цыплятами Кёлер показал, что животные способны к восприятию взаимосвязей, реагируя на больший или более яркий из двух стимулов и отвергая даже тот стимул, на который они были натренированы. Гештальт-психологи назвали этот феномен «законом транспозиции».

Очевидно, они уловили взаимосвязь между стимулами как решающий критерий и перенесли предыдущий результат обучения в новую ситуацию. Таким образом, память играет важную роль в когнитивном обучении. Предыдущие знания и убеждения определяют, как решаете новую задачу.

Обучение через мысленные представления

Особенность когнитивного обучения также состоит в том, что оно основано на внутренней обработке информации. Идея, лежащая в основе так называемого когнитивного подхода в психологии, заключается в следующем: люди и животные могут — в разной степени, конечно, — составлять «план в уме». Мысленно отображать свое окружение, а затем работать с этими внутренними идеями вместо того, чтобы иметь дело непосредственно с окружающей средой.

В случае с Султаном когнитивный подход может дать объяснение. Очевидно, животное мысленно отображает проблему и внутренне моделирует отдельные компоненты этой репрезентации, пока не находит решение, которое оно затем применяет в реальном мире.

В своих экспериментах Вольфганг Келер использовал четырех шимпанзе: Чика, Гранде, Консула и Султана. Эксперименты заключались в размещении шимпанзе в замкнутом пространстве и предоставлении им желаемого объекта, который был вне досягаемости.

Полученное решение остается доступным и далее, потому что мысленное представление постоянно. Поэтому Султан смог перенести его на решение аналогичных задач, потому что представление, возможно, достаточно абстрактно не только для изображения исходной ситуации.

Очевидно, что во многих случаях когнитивное обучение можно разбить на два этапа. В первую очередь решается проблема. На втором этапе решение проблемы сохраняется в памяти. Ведь оно может снова пригодиться в подобных ситуациях. Память играет важную роль в когнитивном обучении.

Когнитивные карты Эдварда Толмана

Одним из первых сторонников когнитивного подхода в обучении был американский психолог-необихевиорист Эдвард Толман (Edward Chace Tolman). В 1930-х — 1940-х годах его интересовала проблема того, как крысы узнают путь через сложный лабиринт. Толман стал автором концепции когнитивных карт (Tolman, E. Cognitive maps in rats and men. 1948).

Идея Толмена: в процессе обучения в мозгу крысы создается что-то вроде полевой карты окружающей среды. Крысы составляют когнитивный план лабиринта, расположение которого они фиксируют в своем мозге. Различные исследования, похоже, подтверждают это предположение. В типичной экспериментальной установке крысы сталкиваются с пищей в конце каждой ветви лабиринта. Их задача — зайти в каждую из этих веток, не заходя ни в одну из них дважды.

Крысы учатся быстро — и, вероятно, тоже с помощью ментальной карты.

Как показывают эксперименты, маленькие грызуны довольно быстро учатся — даже если запах еды в еще не посещенных ходах покрывается лосьоном после бритья.

Между прочим, крысы не исследуют лабиринт систематически, а ищут ветви в случайном порядке. Очевидно, они не просто учатся жесткой последовательности реакций. Более вероятно, что они действительно разрабатывают некую мысленную карту, которая отмечает те ходы лабиринта, в которых они уже были.

Роль гиппокампа в когнитивном обучении

Тем временем исследователи также определили потенциальные нейронные корреляты когнитивных карт. Среди прочих это так называемые координатные или пространственные нейроны в гиппокампе. Они играют основную роль в долговременной памяти и пространственной ориентации. Отдельные ячейки представляют разные места в окружающей среде. Совокупность всех этих ячеек представляет собой карту всего окружения.

Гиппокамп — место наших ментальных карт.

В 2009 году психолог из Университета Эмори Джозеф Маннс и нейробиолог из Бостонского университета Говард Эйхенбаум зафиксировали активность нескольких десятков пирамидальных нейронов в гиппокампе крысы. Они обнаружили, что паттерны активности многих пирамидных ячеек отражают местоположение и идентичность объекта. В исследовании
одновременно регистрировали от 43 до 61 пирамидных клеток гиппокампа, когда крысы выполняли задачу запоминания распознавания объектов, в которой новые и повторяющиеся объекты встречались в разных местах на круговой дорожке (J.R. Manns, H. Eichenbaum. A cognitive map for object memory in the hippocampus).

Какую роль играют абстрактное мышление и предыдущие знания?

Исследования приматов, проведенные американским психологом Дэвидом Премаком и его женой Энн Джеймс (см. их книгу «Разум обезьяны» — Premack, David & Premack, Ann James. The Mind of an Ape. New York, 1983), также говорят в пользу предположения о ментальных репрезентациях у людей и некоторых видов животных. Они показывают, что даже шимпанзе могут изучать абстрактные понятия.

Например, человекообразные обезьяны могут научиться использовать разные пластиковые фишки для отдельных слов. При этом они понимают не только конкретные понятия, такие как «яблоко», но и абстрактные термины, такие как «равные». Они используют фишку, которая означает «одинаковая», когда представлена две «оранжевые» фишки, но «другая» фишка, когда представлена «апельсиновая» и «яблочная» фишка, остается в силе.

Ожидания влияют на наше обучение

Еще один важный вывод когнитивного подхода заключается в том, что ожидания играют важную роль в обучении. В эксперименте, проведенном командой во главе с известным психологом Ли Россом (Lee Ross) из Стэнфордского университета, испытуемым были представлены два измерения честности людей, которые оказались в совершенно разных ситуациях. Например, в одном значении было указано, как часто мальчик списывает задания у своих одноклассников в школе. Другой вопрос, как часто мальчик дома был нечестным?

На этом основании испытуемых попросили оценить и указать, насколько сильна связь между двумя измеренными значениями. В некоторых случаях она была очень низкой. Однако испытуемые чаще всего ее переоценивали. Широко распространенное среди людей убеждение и ожидание того, что разные показатели черт характера должны коррелировать, сильно преобладало над фактами.

Люди склонны использовать свои предыдущие знания при обучении. В целом когнитивное обучение основано на том факте, что люди и некоторые виды животных не только реагируют на стимулы из окружающей среды, но также связывают новую информацию с ранее сохраненными знаниями. А иногда, как показывает пример шимпанзе Султана, они даже приходят к совершенно новым открытиям. Если бы Султан умел разговаривать, то смог бы крикнуть «Эврика!» — легендарное восклицание древнегреческого изобретателя Архимеда, ставшее общеупотребительным для выражения радости при нахождении решения трудной задачи.

© Составитель: Игорь Молчанов
© Psyfactor.org, 2022

Источник: psyfactor.org

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.