Аткинсон Рита Л., Аткинсон Ричард С., Смит Эдвард Е., Бем Дэрил Дж., Нолен-Хоэксема Сьюзен. Введение в психологию. Учебник для студентов университетов.

Основной эксперимент состоит из двух стадий. На первой стадии некоторые собаки узнают, что раздражение током или его отсутствие зависит от их поведения (или контролируется им), а другие собаки научаются тому, что у них нет контроля над раздражением током. Собак испытывают парами. Оба члена пары находятся в упряжи, ограничивающей их движения, и неожиданно они получают удар током. Один член пары — «ведущая» собака — может выключить электричество, нажав носом на рядом расположенный выключатель; другой член пары — «ведомая» собака — никак не может контролировать удар током. Каждый раз, когда ведущая собака получает удар, то же достается и ведомой собаке; и каждый раз, когда ведущая собака выключает ток, у ведомой собаки он тоже прекращается. Таким образом, и ведущая и ведомая собаки получают одинаковое количество ударов током.
Чтобы узнать, что выучили собаки на первой стадии, нужна вторая стадия, на которой экспериментатор помещает обеих собак в новое устройство — ящик, разделенный барьером на две половины. Это такое же устройство для теста на предотвращение события, какое мы рассматривали немного выше. Как и ранее, в каждой пробе сначала звучит тон, указывающий, что отделение, занимаемое сейчас животным, вот-вот подвергнется воздействию электричества; чтобы избежать раздражения, животное должно научиться при предупреждающем звуке прыгать через барьер в другое отделение. Ведущие собаки быстро научаются этой реакции. Но с ведомыми собаками происходит совсем иное. Они с самого начала не делают движения через барьер, и по мере продолжения проб их поведение становится все более пассивным, пока собака под конец не впадает в полную беспомощность. Почему? Потому что на первой стадии ведомые собаки узнали, что удары током — вне их контроля, и это убеждение в бесконтрольности сделало обусловливание на второй стадии невозможным. Если убеждение в бесконтрольности делает невозможным оперантное обусловливание, то, может быть, именно убежденность в контроле делает его возможным. Многие другие эксперименты свидетельствуют в пользу того, что оперантное обусловливание происходит, только когда организм воспринимает подкрепление как нечто, что он может контролировать (Seligman, 1975). Подробнее о приобретенной беспомощности будет сказано в гл. 15.
Научение зависимости. О приведенных результатах молено говорить и в терминах зависимостей. Можно сказать, что оперантное обусловливание происходит только тогда, когда организм воспринимает зависимость между своими реакциями и подкреплением. На первой стадии упомянутого выше исследования соответствующая зависимость имела место между нажатием выключателя и окончанием раздражения током; восприятие этой зависимости равнозначно выяснению того, что, когда выключатель нажат, вероятность окончания раздражения больше, чем когда он не нажат. Собаки, которые не воспринимают этой зависимости на первой стадии эксперимента, не ищут никаких зависимостей и на второй стадии. В свете фактора зависимости ясно, что эти результаты изучения оперантного обусловливания сходятся с данными о роли предсказуемости в классическом обусловливании: знание, что УС предсказывает БУС, можно интерпретировать как выражение того, что организм обнаружил зависимость между этими двумя стимулами. Таким образом, и в классическом, и в оперантном обусловливании организм усваивает именно зависимость между двумя событиями. В классическом обусловливании поведение определяется конкретными стимулами; в оперантном обусловливании поведение определяется конкретными ожидаемыми реакциями.
Наша способность узнавать зависимости развивается очень рано, как показывает следующее исследование 3-месячных младенцев. Все младенцы в эксперименте лежали в своих кроватках, головы на подушках. Под каждой подушкой был выключатель, который замыкался каждый раз, когда младенец поворачивал голову. Для испытуемых контрольной группы каждый раз, когда они поворачивали голову и замыкали выключатель, на противоположной стороне кроватки включалась движущаяся игрушка. Для этих младенцев имела место зависимость между поворотом головы и движением игрушки: с поворотом головы движение игрушки было более вероятным, чем без него. Эти младенцы быстро научились поворачивать голову и реагировали на движение игрушки знаками радости (они улыбались и лопотали). Совсем другая картина была у испытуемых экспериментальной группы. Для этих младенцев игрушка приводилась в движение примерно так же часто, как и у контрольных испытуемых, но двигалась она или нет — было вне их контроля: здесь отсутствовала зависимость между поворотами головы и движением игрушки. Эти младенцы не научились двигать головой более часто. Кроме того, через какое-то время они уже не демонстрировали признаков удовольствия от движения игрушки. При отсутствии контроля над ней игрушка, видимо, потеряла часть своей подкрепляющей функции.

Биологические ограничения

Как и в случае классического обусловливания, биология накладывает ограничения на то, что можно выучить путем оперантного обусловливания. Эти ограничения касаются соотношений между реакцией и подкреплением. Для иллюстрации рассмотрим голубей в двух экспериментальных ситуациях: научение с вознаграждением, когда животное приобретает реакцию, подкрепляемую пищей, и научение с прекращением, когда животное приобретает реакцию, подкрепляемую прекращением ударов током. В случае с вознаграждением голуби учатся гораздо быстрее, если в качестве реакции нужно клюнуть ключ, а не хлопать крыльями. В случае с прекращением раздражения током происходит наоборот: голуби учатся быстрее, если условная реакция — это хлопанье крыльями, а не клевание (Bolles, 1970).
Как и в случае классического обусловливания, приведенные результаты расходятся с предположением, что во всех ситуациях работают одни и те же законы научения, и этологически это вполне понятно. Случай с вознаграждением, когда пища сочетается с клеванием (но не хлопанием крыльев), является частью естественной активности птиц, связанной с едой. Значит, разумно предположить, что существует генетически заданная связь между клеванием и едой. Сходным образом, в варианте с прекращением раздражения током имеется опасная ситуация, а естественной реакцией голубя на опасность является хлопанье крыльями (но не клевание). Как известно, у птиц небольшой репертуар оборонительных реакций, и они быстро учатся прекращению только в том случае, если соответствующая реакция принадлежит к естественным оборонительным.
Описанные выше этологические исследования демонстрируют нам новый возможный способ взаимодействия биологического и психологического подходов. Этологические концепции помогают нам придать смысл полученным ранее результатам психологических исследований. Например, они объясняют нам, почему голуби обучаются быстрее в ситуации, включающей вознаграждение, если реакцией является клевание, однако в ситуации, включающей избегание, они обучаются быстрее, если реакцией является хлопание крыльями.


Комплексное научение

Согласно когнитивному подходу, основной вопрос научения — и интеллекта вообще — лежит в способности организма к мысленному представлению различных аспектов мира и оперированию этими мысленными репрезентациями, а не самим миром. Во многих случаях мысленные репрезентации состоят из ассоциаций между стимулами или событиями; эти случаи соответствуют классическому и оперантному обусловливанию. В других случаях содержание репрезентаций сложнее. Это может быть карта окружающей местности или абстрактное понятие причины. Есть также случаи, когда операции, выполняемые с мысленными репрезентациями, сложнее ассоциативных процессов. Эти операции могут принимать форму мысленных проб и ошибок, путем которых организм испытывает в уме различные возможности. Они могут составлять многоэтапную стратегию, в которой некоторые мысленные этапы предпринимаются только потому, что они открывают путь к последующим этапам. Идея стратегии, в частности, расходится с предположением, что сложное научение строится из простых ассоциаций. Далее мы рассмотрим явления научения, прямо указывающие на необходимость принимать в расчет не-ассоциативные репрезентации и операции. Некоторые из этих явлений относятся к животным, а некоторые — к выполнению человеком задач, сходных с обусловливанием.

Когнитивные карты и абстрактные понятия

Одним из первых сторонников когнитивного подхода к научению был Эдвард Толмэн. Он изучал то, как крысы заучивают путь через сложный лабиринт (Tolman, 1932). По его мнению, крыса, пробегающая по сложному лабиринту, не заучивает последовательность из реакций типа «повернуть налево» или «повернуть направо», а формирует когнитивную карту — мысленное представление о схеме лабиринта.
В более новых исследованиях найдены убедительные подтверждения наличия у крыс когнитивной карты. Рассмотрим лабиринт, изображенный на рис. 7.9. Он состоит из центральной платформы с восемью одинаковыми рукавами, расходящимися от нее радиально. В каждой пробе экспериментатор помещает пищу в конце каждого рукава; крысе надо научиться пройти каждый рукав (и получить там пищу), не возвращаясь ни в один из рукавов дважды. Крысы замечательно учатся этому; после 20 проб они практически никогда уже не заходят в один и тот же рукав дважды. (Они справляются с этим, даже если лабиринт пропитывают лосьоном после бритья, чтобы уничтожить запаховые признаки тех рукавов, где еще осталась пища.) Самое важное, что крысы редко пользуются стратегиями, которые предпочли бы люди, например, прохождение рукавов в определенном порядке, скажем по часовой стрелке. Крыса проходит рукава в случайном порядке, и это говорит о том, что она заучила не жесткую последовательность реакций. Что же тогда она заучила? Видимо, крыса выработала картоподобную репрезентацию этого лабиринта, в которой определены пространственные отношения рукавов, и в каждой пробе она мысленно отмечает каждый посещенный ею рукав (Olton, 1979, 1978).


Рис. 7.9. Лабиринт для изучения когнитивных карт. В конец каждого рукава кладут пищу, и задача крысы — найти всю пищу, не повторяя свои пути. Показанная здесь схема отражает совершенное научение: крыса посетила каждый рукав лабиринта только один раз, съев все, что она там нашла; она ни разу не вернулась в пустой рукав.

В более новых исследованиях, где участвовали приматы, а не крысы, получены еще более сильные свидетельства в пользу сложных мысленных репрезентаций. Особенно примечательны исследования, показавшие, что шимпанзе могут приобретать абстрактные понятия, хотя когда-то считалось, что эта сфера принадлежит только человеку. В типичном эксперименте шимпанзе учились использовать в качестве слов пластиковые значки различных форм, величин и цветов. Они, например, смогли заучить, что один значок означает «яблоки», а другой — «бумага», причем физического сходства между значком и объектом не было. Из того, что шимпанзе могут заучивать эти обозначения, следует, что они понимают такие конкретные понятия, как «яблоко» и «бумага». Больше впечатляет то, что они могут приобретать и абстрактные понятия, например «такой же», «другой», «причина». Так, шимпанзе могут научиться использовать свой значок «такой же», когда им показывают либо два значка «яблоко», либо два значка «апельсин», и свой значок «другой», когда им показывают значок «яблоко» и значок «апельсин». Сходным образом, шимпанзе, видимо, понимают причинные отношения. Они используют значок «причина», когда им показывают немного резаной бумаги и ножницы, но не когда им показывают целый лист бумаги и ножницы (Premack, 1985a; Premack & Premack, 1983).


Инсайт в научении

В недавнем прошлом, пока многие ученые пытались изучать сложное научение у видов, очень далеких от человека (у крыс и голубей), другие сочли, что лучшее подтверждение сложного научения следует искать у других видов приматов. Среди таких ученых был Вольфганг Кёлер, работы которого с шимпанзе, проведенные в 1920-х годах, и сегодня не утратили своей актуальности. Кёлер ставил перед шимпанзе задачи, оставлявшие некоторое пространство для догадок (инсайта), поскольку ни один из элементов задачи не был скрыт от глаз шимпанзе (в отличие от работы раздатчика пищи в ящике Скиннера, которую животное наблюдать не могло). Как правило, Кёлер помещал шимпанзе в огороженное пространство, а аппетитный фрукт, чаще — банан, находился вне досягаемости. Чтобы заполучить фрукт, животному надо было использовать находящийся рядом предмет в качестве инструмента. Обычно шимпанзе решал эту задачу и делал это способом, предполагавшим наличие у него некоторой способности к инсайту. Вот типичное изложение Кёлера:
«Султан [самый умный шимпанзе Кёлера] сидит на корточках у прутьев клетки, но не может достать лежащий снаружи фрукт при помощи только имеющейся у него короткой палки. Более длинная палка лежит за прутьями, примерно в двух метрах в стороне от объекта и параллельно решетке. Ее нельзя схватить рукой, но можно придвинуть ближе с помощью маленькой палки (иллюстрацию похожей задачи с несколькими палками см. на рис. 7.10). Султан пытается достать фрукт с помощью меньшей палки. Когда это не получается, он отрывает кусок проволоки, который торчит из сетки его клетки, но тоже напрасно. Затем он смотрит вокруг (в ходе этих тестов всегда было несколько длинных пауз, во время которых животные тщательно просматривали всю видимую зону). Неожиданно он опять подбирает короткую палку, подходит к прутьям клетки прямо напротив длинной палки, подтягивает ее к себе с помощью "приспособления", хватает ее и идет с ней к месту напротив цели (фрукта), которую он и достает. С того момента, когда его взгляд падает на длинную палку, его действия составляют неразрывное целое, без пробелов, и хотя выуживание большой палки при помощи маленькой можно представить как полное и отдельное действие, из наблюдений ясно, что оно появляется внезапно после периода замешательства и сомнения — пристального оглядывания, — который несомненно имеет отношение к финальной цели и немедленно переходит к завершающему действию по достижению конечной цели» (Koehler, 1925, р. 174-175).

Рис. 7.10. Задача с несколькими палками. При помощи короткой палки шимпанзе притягивает к себе палку достаточно длинную, чтобы добраться до кусочка фрукта. Она научилась решать эту задачу, поняв связь между палками и кусочком фрукта.

Некоторые аспекты поведения этих шимпанзе отличаются от поведения кошек у Торндайка или крыс и голубей у Скиннера. Во-первых, решение было внезапным, а не явилось результатом постепенного процесса проб и ошибок. Во-вторых, после того как шимпанзе решила задачу, с этих пор она будет решать ее с малым числом ненужных движений. Это существенное отличие от крысы в ящике Скиннера, которая продолжает совершать ненужные реакции во многих пробах. Далее, шимпанзе у Кёлера могли легко переносить выученное на новую ситуацию. В одной задаче, например, Султана не сажали в клетку, но несколько бананов поместили слишком высоко, чтобы он мог до них дотянуться (рис. 7.11). Для решения этой задачи Султан сложил один на один несколько разбросанных вокруг ящиков, взобрался на этот «постамент» и ухватил бананы. В последующих задачах, если фрукты снова оказывались слишком высоко, Султан находил другие предметы для постройки подставки; в некоторых случаях он использовал стол и небольшую лестницу, а один раз Султан притянул самого Кёлера и использовал экспериментатора как подставку.

Рис. 7.11 Шимпанзе конструирует подставку. Чтобы добраться до бананов, свисающих с потолка, шимпанзе ставит ящики один на один и делает подставку.

Таким образом, у решения шимпанзе есть три важнейших особенности: внезапность; повторяемость после того, как оно один раз найдено; возможность его переноса. Эти особенности не свойственны поведению типа «проб и ошибок», которое наблюдали Торндайк, Скиннер и их коллеги. Скорее, решения шимпанзе отражают мысленные пробы и ошибки. То есть животное формирует мысленную репрезентацию задачи, манипулирует компонентами этой репрезентации, пока не нападает на решение, и затем реализует его в реальном мире. Решение потому и кажется внезапным, что умственные процессы обезьяны недоступны исследователям. Само решение сохраняется в дальнейшем, поскольку мысленная репрезентация со временем не исчезает. И это решение можно переносить на другие ситуации, поскольку репрезентация либо достаточно абстрактна, чтобы охватить не только первоначальную ситуацию, либо достаточно податлива, чтобы распространить ее на новую ситуацию.
Из работы Кёлера следует, что комплексное научение часто состоит из двух фаз. В начальной фазе задача решается, чтобы получить само решение; на второй фазе это решение сохраняется в памяти и воспроизводится каждый раз, когда возникает сходная проблемная ситуация. Следовательно, комплексное научение изначально связано с памятью и мышлением (это темы следующих двух глав). Кроме того, такое двухфазное строение характерно не только для научения шимпанзе, но и для многих случаев сложного научения у человека. Действительно, попытка моделировать человеческое научение была недавно включена в программы исследований по искусственному интеллекту (Rosenbloom, Laird & Newell, 1991).