Исследование способности серых ворон к элементам символизации

Результаты исследования

В тестовых сериях соответствие образца и одного из стимулов для выбора не было очевидным, так как они относились к разным категориям. Для успешного решения этой задачи воронам нужно было не только использовать ранее выученное правило выбора по образцу, но и, по-видимому, произвести дополнительную мысленную операцию сопоставления ранее полученной информации.

Результаты показали, что в первых же 24 предъявлениях всех тестовых серий вороны в достоверном большинстве случаев выбирали "правильный" стимул - цифру, эквивалентную множеству на образце, и наоборот (табл. 7). Исключение составляет ворона № 208, у которой на стадии 7 в первых 24 предъявлениях доля правильных решений не отличалась от случайного уровня (62,5%).

Необходимо отметить, что в тестовых сериях с отдельными комбинациями чисел (серии 1б - 6б) стимулы предъявляли блоками из очень небольшого числа комбинаций (табл. 1, Б). Поэтому существует вероятность обучения правильному выбору в процессе самого теста. В связи с этим мы проанализировали результаты самых первых предъявлений данных комбинаций (по 4 из каждой тестовой серии - всего 24 предъявления). Например, из серии 1б для анализа были взяты результаты 1, 2, 5 и 6 предъявлений (см. табл. 1, Б). Как показано в табл. 8, три из четырех ворон успешно решали задачу с самых первых предъявлений, до того как результаты подкрепления в процессе теста могли повлиять на их выбор.

В целом эти результаты позволяют предположить, что на основе информации, полученной в демонстрационных сериях, вороны сумели установить тождество цифр и множеств.

Исследование способности ворон к оперированию символами ("сложение" цифр). В следующих сериях (с 8 по 10) мы выясняли, могут ли птицы оперировать усвоенными символами, т.е. выполнять с цифрами комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению.

На стадии 8 птицам демонстрировали соответствие числа элементов в обычных и в разделенных графических множествах числу личинок в обычных и в разделенных кормушках (I и IV, рис. 5).

В тесте (стадия 9) выясняли, смогут ли птицы установить соответствие отдельных цифр и пар цифр (V, рис. 5). В отличие от предшествующей демонстрационной серии, в которой использовали только множества, в тесте предъявляли только цифры. Птицы успешно справились с этой задачей - они показали высокий уровень правильных решений в первых же 24 предъявлениях (табл. 7). Дополнительно были проанализированы результаты предъявления первых 10 не повторяющихся комбинаций образца и соответствующей карточки для выбора (всего 10 предъявлений; табл. 4). (Следует учитывать, что статистический анализ на столь коротком отрезке не всегда отражает то, насколько животное действительно усвоило правило выбора. На выбор могут повлиять посторонние факторы - недостаточный уровень пищевой мотивации и т.д.) Тем не менее, по крайней мере у одной вороны (№ 208) число правильных решений в самых первых, не повторяющихся тестовых предъявлениях достоверно превышало случайный уровень - 8 из 10, p<0,05, а у другой (№251) приближалось к достоверно неслучайному уровню - 7 правильных выборов из 10 (p=0,05). У вороны №297 в этих 10 предъявлениях было только 5 правильных решений (p>0,05).

В целом полученные результаты показали, что по крайней мере некоторые вороны способны оперировать усвоенными знаками, т.е. выполнять с ними комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению. Таким образом ранее нейтральные для них знаки приобрели некоторые из функций символов (приобретение, хранение, переработка и передача информации).

Как в первых 24, так и в целом за все 72 предъявления все три птицы уверенно предпочитали скидывать карточку с большей цифрой или большей суммой двух цифр (табл. 7 и 9). Следует отметить, что только у одной птицы доля выборов пары цифр с большей суммой была достоверно ниже доли выборов большей отдельной цифры. При сравнении суммарных данных по всем трем воронам различий не обнаружено (табл. 9).

Оказалось, что доля выборов кормушки с кормом в контрольной серии у всех ворон резко понизилась до случайного уровня (табл. 7). Таким образом, полученные в предыдущих сериях результаты не связаны с распознаванием признаков, не имеющих отношения к логической структуре используемых задач.

Для исследования способности ворон к символизации мы разработали и применили особый методический подход, отличающийся от аналогичных исследований [34, 35, 36, 59] тем, что мы не прибегали к специальной выработке ассоциативных связей "цифра-множество", но создавали условия для того, чтобы птицы сами могли выявить эту связь на основе информации, полученной в демонстрационных сериях. Для установления тождества между соответствующими цифрами и графическими множествами воронам требовались особые механизмы, отличные от обучения - для этого им было необходимо извлечь новую информацию из ранее полученной.

Мы предполагаем, что может существовать два возможных механизма принятия подобного решения. Первый, который кажется нам более вероятным, – мысленное сопоставление ранее полученной информации о количестве подкрепления, соответствующем каждому графическому множеству и каждой цифре от 1 до 4. На основе информации об одинаковом числе личинок под соответствующими цифрами и графическими множествами (I и II, рис. 5), вороны могли сделать вывод о соответствии цифр и множеств (III, рис. 5).

Подобную операцию логического вывода называют ассоциативной транзитивностью (associative transitivity) [19]: если графическому множеству (а) соответствует определенное число личинок (b) и некому знаку (c) соответствует то же число личинок (b), то множество а) соответствует этому знаку (c), т.е. если а=b и b=с, следовательно a=c. Таким образом, на основе двух посылок, полученных ассоциативным (условнорефлекторным) путем, животное может сделать вывод о наличии третьей связи. Показано, что голуби [32], в отличие от шимпанзе [60], с такой задачей не справляются. Наши результаты позволяют предположить, что вороны способны к этому типу транзитивного заключения, что подтверждает ранее полученные данные [3].

Другим возможным, хотя и маловероятным способом решения тестов могло быть сопоставление полученной в демонстрационных сериях информации о несоответствии образца и неподкрепляемого стимула. Например, из демонстрационной серии 1а (табл. 1, А) птица могла извлечь информацию о том, что один элемент не соответствует цифре 2; множество из двух элементов не соответствует цифре 1; цифра 1 не соответствует множеству из двух элементов и цифра 2 не соответствует одному элементу. Этой информации могло быть вполне достаточно для того, чтобы в тесте выбрать из двух стимулов правильный. В таком случае, информация о количестве единиц подкрепления избыточна и не является необходимой для решения задачи. Вопрос в том, усваивает ли птица в этом случае дополнительную информацию о том, что множество из двух элементов соответствует цифре 2? По-видимому, да, поскольку в противном случае птицы не смогли бы успешно выполнить последующие тесты на "сложение", которые требуют наличия уже установленного соответствия между числом элементов в множестве и арабской цифрой.

С нашей точки зрения, в пользу первого механизма говорит то, что как люди, так и животные склонны усваивать информацию скорее о подкрепляемых, нежели о неподкрепляемых стимулах [52]. Тем не менее, для уточнения механизма принятия решения необходимо провести дополнительные серии экспериментов. Возможны, по крайней мере, три варианта их организации. 1) Комбинации, используемые в демонстрационных сериях, составлять только из стимулов, принадлежащих к одной категории. В этом случае информация о количестве подкрепления будет единственным звеном, связывающим цифры и графические множества. 2) В демонстрационных сериях в качестве неподкрепляемого стимула использовать какие-либо "посторонние", не используемые в тестах знаки. В этом случае, второй механизм принятия решения будет невозможен. Например, информация о том, что один элемент не соответствует знаку "&", а два элемента не соответствуют знаку "$" никак не поможет установить соответствие между множествами и цифрами 1 и 2. 3) Проводить сходные демонстрационные серии, но использовать при этом не дифференцированное, а стандартное количество подкрепления. Если дифференцированное количество подкрепления действительно необходимо для установления соответствия между цифрой и множеством, то в такой ситуации вороны не смогут справиться с тестом. Если же птицы успешно справятся с задачей, значит, они могут использовать второй вариант решения, не связанный с ассоциативным транзитивным заключением.

Кроме того, в дополнительных сериях экспериментов необходимо выяснить, могут ли вороны, установившие соответствие между символами и определенным базовым набором графических множеств, успешно применить эту информацию к совершенно новым графическим множествам.

Результаты 9 стадии (тест на "сложение" цифр) показали, что вороны могут оперировать усвоенными цифрами, т.е. выполнять с ними комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению. К началу этой серии птицы обладали информацией о том, что каждому конкретному графическому множеству и каждой цифре соответствует определенное число личинок (I и II, рис. 5), и что определенные цифры и графические множества соответствуют друг другу (III, рис. 5). В ходе демонстрационной серии птицы получали дополнительную информацию о том, что под карточкой с "разделенным" графическим множеством находится соответствующим образом разделенное количество личинок (IV, рис. 5). Для правильного выполнения теста они должны были сделать мысленное заключение об эквивалентности друг другу отдельных цифр и соответствующих комбинаций двух цифр (V, рис. 5). Аналогичные способности ранее были выявлены в основном у приматов [15, 16, 17, 37]. Полученные нами данные опровергают мнение о том, что "способностью к … выполнению операций с числами, вероятно, обладают только люди, и, возможно, другие приматы" [21, стр. 123].

Необходимо, однако, отметить, что из-за ограниченности использованного диапазона чисел существуют только 10 возможных сочетаний образца и соответствующей карточки для выбора (табл. 4). А для того, чтобы на результатах теста не сказывалась возможность обучения, необходимо анализировать именно первые, неповторяющиеся комбинации. Таким образом, в последующих экспериментах необходимо использовать больший диапазон чисел (например, 1 – 6 или 1 - 8).

Результаты теста на относительную количественную оценку в ситуации свободного выбора между отдельными цифрами или парами цифр свидетельствуют, что у ворон на предыдущих стадиях на основе разного числа единиц подкрепления сформировалось представление об упорядоченном ряде множеств, и соответственно, о ряде символов-цифр. Подобные результаты ранее были получены на макаках и шимпанзе, которые успешно сравнивали символы по их относительной "пищевой ценности" [42, 43, 44, 45, 48, 57]. Более того, вороны успешно сравнивали комбинации двух цифр. Использованная методика (предъявление цифр для сравнения) полностью исключает возможность использования других количественных, сопряженных с числом признаков, - выбирать большую цифру вороны могли только по признаку числа, ранее ассоциированному с этими стимулами. Кроме того, предпочтение пар цифр составляющих большую сумму, не может быть объяснено процессами перцептивного слияния, как в случае сравнения пар множеств [46, 47]. Необходимо, однако, отметить, что из-за ограниченности использованного диапазона чисел (от 1 до 4), комбинации цифр с большей суммой всегда содержали и большую цифру.

В целом полученные предварительные данные демонстрируют способность ворон к некоторым элементам символизации. На основе ранее полученной информации, некоторые птицы смогли установить тождество множеств и цифр и далее отвлеченно (в отсутствие обозначаемых ими множеств) оперировать ими - выполнять операцию, аналогичную арифметическому сложению цифр. Таким образом, вороны возможно способны сохранять информацию о числовых параметрах стимулов не только в форме образных представлений (imaginal representations), но и в некой отвлеченной и обобщенной форме (abstracted representations) [12, 13, 40, 41], и связывать это отвлеченное представление с ранее нейтральными для них знаками - арабскими цифрами.