О чем рассказали «говорящие» обезьяны: Способны ли высшие животные оперировать символами? - Анна Смирнова

Первые исследования способности к символизации были выполнены на человекообразных обезьянах. Японские приматологи под руководством Т. Матцузавы (Институт изучения приматов при университете г. Киото) уже около трех десятилетий исследуют когнитивные способности шимпанзе, включая символизацию и формирование понятия о числе (Matsuzawa 1985; Matsuzawa et al. 1986; Tomonaga, Matsuzawa 2000; Biro, Matsuzawa 2001).

Самку шимпанзе по кличке Аи обучили значениям нескольких десятков иероглифов кандзи (одна из форм японской письменности) для обозначения цвета, числа элементов в множестве и др. Эксперименты проводили с помощью компьютеризованной установки – стимулами служили изображения, появляющиеся на экране чувствительного к прикосновению монитора. Кроме того, без специального обучения Аи усвоила значения трех десятков слов устной речи.

Способность Аи к «счету» исследовали методом выбора по образцу. В качестве образца предъявляли наборы различных предметов, а для выбора – арабские цифры. Аи успешно установила эквивалентность между арабскими цифрами от 1 до 9 и соответствующими множествами. В тесте на перенос с новыми вариантами множеств того же диапазона она выбирала соответствующие им цифры («маркировала» множества с помощью символов – «продуктивное»[35] использование символов). Можно было предположить, что ее обучение ограничивалось образованием условной связи между цифрой и конкретным паттерном расположения элементов в множестве, а также простым запоминанием всех использованных комбинаций. Однако в более поздних работах (Murofushi 1997; Biro, Matsuzawa 2001) было доказано, что дело этим не ограничивается и Аи действительно связала цифры с понятием «число», применяя их к любому множеству данной величины независимо от второстепенных признаков. Она выбирала нужную цифру от 1 до 9 для маркировки разнообразных новых множеств («рецептивное» использование символов), абстрагируясь от паттернов расположения составляющих их элементов, а также от их размера, цвета и формы. Таким образом, эти два эксперимента продемонстрировали способность шимпанзе успешно использовать принцип кардинальности.

Кроме того, Аи усвоила и принцип ординальности: когда ей предъявляли несколько цифр, разбросанных в случайном порядке по экрану монитора, она прикасалась к ним по очереди в порядке возрастания, т. е. как бы в соответствии с имеющимся у нее мысленным упорядоченным рядом (Tomonaga et al. 1993; Tomonaga, Matsuzawa 2000; Biro, Matsuzawa 2001).

Важный вклад в решение вопроса о способности животных к использованию символов для характеристики множеств внесли работы американской исследовательницы Сары Бойзен и ее сотрудников (Boysen, Berntson 1989; 1995; Boysen 1993). Благодаря приемам, специально акцентирующим внимание животного на признаке числа, и постепенному наращиванию сложности предъявляемых задач им удалось обучить шимпанзе Шибу практически всем элементам «истинного счета».

Сначала шимпанзе обучали класть одну и только одну конфету в каждый из шести отсеков специального подноса. Смыслом этой процедуры была демонстрация соответствия «один к одному» между числом отсеков и числом конфет. На следующем этапе в ответ на предъявление подноса с одной, двумя или тремя конфетами шимпанзе должны были выбрать одну из трех карточек с изображениями такого же числа кружков. Авторы особо подчеркивали значение того, что конфеты на поднос помещали по очереди, при этом экспериментатор их вслух пересчитывал. Тем самым обезьяне демонстрировали первый и второй принципы Гельман и Галлистеля – соответствие «один к одному» и упорядоченность (ординальность). Затем карточки с изображениями точек стали постепенно (сначала одну, потом две, а потом и все три) заменять карточками с изображениями цифр, так что обезьяна должна была использовать эти ранее индифферентные для нее изображения вместо изображений реальных множеств.

Когда Шиба стала уверенно выбирать цифру, соответствующую числу конфет на подносе («продуктивное» использование символов), обучение продолжили с помощью компьютера. Обезьяне показывали на мониторе одну из цифр, а она должна была выбрать карточку с изображением соответствующего числа точек (рецептивное использование символов) (рис. 7а, б).

По той же методике Шиба освоила еще два символа: цифры 0 и 4, а впоследствии также 5, 6 и 7. Интересно, что, осваивая новые множества, она сначала по очереди прикасалась к каждой из конфет («пересчитывала» их) и только после этого выбирала соответствующую цифру. Дополнительные опыты свидетельствуют, что это не было простым подражанием действиям экспериментатора, – число ошибочных ответов коррелировало с числом ошибочных касаний пальцем.

Для проверки способности Шибы оперировать усвоенными символами провели следующие два теста. В лаборатории по двум из трех «тайников» раскладывали апельсины таким образом, чтобы их сумма не превышала 4 и их нельзя было видеть одновременно. Шиба обходила все три «тайника» и по очереди видела (но не могла достать) находящиеся в них апельсины. Затем обезьяна должна была подойти к «рабочей площадке», откуда не были видны апельсины, и выбрать из разложенных там цифр ту, которая соответствовала общему числу плодов. Уже во второй серии экспериментов (25 проб в каждой) шимпанзе выбирала правильную цифру более чем в 80 % случаев.

Во втором тесте (его назвали тестом на «счет символов») апельсины заменили карточками с цифрами, которые также помещали в любые два из трех «тайников» (тест на «сложение символов»). Использовали следующие комбинации цифр: 1 и 0, 1 и 1, 1 и 2, 1 и 3, 2 и 0, 2 и 2. Как и на предыдущем этапе, Шиба должна была обойти «тайники» и затем найти карточку с цифрой, соответствующей сумме. В первой же серии она выбрала правильную цифру в достоверном большинстве случаев (75 %). Полученные результаты стали убедительным свидетельством способности шимпанзе усваивать символы, оперировать ими в отрыве от реальных множеств и выполнять операцию, аналогичную сложению, т. е. поведение обезьяны удовлетворяло двум критериям «истинного счета».

Рис. 7aРис. 7бРис. 7. Изучение способности к символизации у приматов. А – «Рецептивность» при использовании символов: шимпанзе Шиба выбирает множество, соответствующее предъявленной ей цифре; Б – «Продуктивность» при использовании символов: Шиба пальцем пересчитывает яблоки, а затем выбирает соответствующую цифру (по Boysen, Berntson 1989)

Демонстрация способности шимпанзе к использованию принципа ординальности была целью экспериментов Д. Рамбо (Rumbaugh et al. 1989; Rumbaugh, Washburn 1993): животных старались побудить нумеровать объекты с помощью символов или производить определенное число действий в соответствии со значениями цифр. В экспериментах участвовали шимпанзе, ранее обучавшиеся языку-посреднику йеркиш (Лана, Шерман и Остин; см. ниже).

Прежде всего, обезьян научили с помощью джойстика перемещать курсор по экрану монитора и помещать его на арабскую цифру, которая появлялась на соответствующем по счету месте в одной из прямоугольных рамок, расположенных вдоль верхнего края экрана. В следующей задаче вдоль нижнего края экрана дополнительно появлялись изображения прямоугольных рамок с одной точкой внутри каждой. Шимпанзе нужно было передвинуть столько рамок, чтобы их число соответствовало значению арабской цифры-образца. После передвижения последней рамки обезьяна должна была вернуть курсор на цифру-образец, сигнализируя тем самым о выполнении задачи. В процессе обучения, как только обезьяна передвигала очередную рамку нижнего ряда, в верхнем ряду рамок появлялась соответствующая цифра (демонстрация «соответствия один к одному»). В тесте такой «обратной связи» не было. Когда обезьяна помещала курсор на очередную рамку, та исчезала, и при этом раздавался звуковой сигнал. Для успешного выполнения задания было необходимо помнить, сколько рамок уже исчезло. Шимпанзе успешно справлялись с этой задачей. В данной ситуации они продемонстрировали владение обоими принципами – и ординальности, и кардинальности, – и потому их поведение расценили как «начальный счет» (entry-level counting; Rumbaugh, Washburn 1993).

Еще более убедительные доказательства способности животных представлять упорядоченность (ординальность) в ряду чисел были получены даже не на шимпанзе, а на низших обезьянах (Brannon, Terrace 1998).

Опыт проводили следующим образом: на чувствительном к прикосновениям мониторе макакам предъявляли по четыре множества, содержащих от 1 до 4 элементов (рис. 8, см. вклейку). Обезьяны должны были по очереди прикоснуться к каждому из этих множеств в возрастающем порядке. По завершении обучения, когда обезьяны усвоили порядок выбора данных четырех множеств, им предъявляли 150 новых наборов множеств в том же диапазоне от 1 до 4, причем каждый показывали лишь один раз. После того как обезьяны успешно справились с этой задачей, им предъявили множества, содержащие от 1 до 9 элементов. Обезьяны успешно ранжировали новые множества именно по числу элементов в них, используя для этого правило выбора по возрастанию, которому они ранее обучились на множествах, содержащих от 1 до 4 элементов (Brannon, Terrace 1998).