Элементы решения проблемных задач в экспериментах с животными

Перебор действий

В 90-х годах прошлого века американский психолог Э. Торндайк начал активно проводить эксперименты по так называемому инструментальному поведению, связанные с решением животными проблемных задач. Суть дела заключалась в использовании различных типов проблемных ящиков, дверцы которых можно было открыть с помощью таких действий, как нажатие на рычаг, поворот задвижки, натягивание или дерганье веревки. В экспериментах с участием кошек и собак было выявлено практически одинаковое поведение: при попадании в клетку животные проявляли беспокойство и стремились к освобождению. Они царапали и кусали прутья, просовывали лапы и цепляли все подвижные части. В результате наблюдений подобного рода возникло представление о методе проб и ошибок. Причем важно отметить, что в данных экспериментах пробы и ошибки связаны с активным перебором действий.

Именно орудийная или инструментальная деятельность, по мнению многих психологов, хорошо коррелирует со степенью развития интеллекта. Нельзя сказать, что орудийная деятельность появляется только у приматов. Ее зачатки имеют место уже у некоторых видов птиц и даже насекомых в ходе гнездового строительства. Однако у обезьян этот тип деятельности развит наиболее явно. Низшие обезьяны, такие, как макаки и капуцины (которых в шутку называют низшими обезьянами с высшим интеллектом), например, используют камни для разбивания орехов или панцирей крабов. Все виды обезьян используют листья для изготовления губки для собирания питьевой воды или для приготовления подстилки.

Важно заметить, что в реальной деятельности пробы и ошибки животного не представляют собой абсолютно слепого, равновероятного перебора всех возможных движений: всегда имеет место использование относительно небольшого числа достаточно сложных, тонко организованных программ, приводивших животное к удаче в тех или иных ситуациях. Более того, при анализе становится ясно, что используемые действия хотя и ошибочны, но не совсем бессмысленны. Например, шимпанзе в ряде опытов В. Келера должен был поставить два-три ящика один на другой и тем самым решить задачу по доставанию бананов, подвешенных к потолку (23; 234—239).

В ходе решения этой задачи замечательный тип ошибки состоял в том, что обезьяна брала ящик и прикладывала его к стене на нужной высоте! Если бы такое поведение показывала некая программа искусственного интеллекта, то было бы ясно, что ошибка связана с неисполнением алгоритма, но в условиях наличия и исполнения его существенной части. Другой тип ошибки, когда шимпанзе в процессе доставания плода из-за решетки берет одну палку и всего лишь подталкивает ею другую палку до тех пор, пока та не коснется плода, также совсем не бессмыслен. Плод не достижим, но установлена непосредственная связь между рукой и плодом. В итоге не понятно, нужно ли рассматривать данные действия как ошибку или продвижение в правильном направлении.

Представляет интерес анализ и других типов ошибок. Между пищей и шимпанзе находится горящая таблетка сухого спирта. Шимпанзе обучается процедуре: подойти к ящику, открыть дверцу, взять кружку, налить в нее воду из краника специального бака и залить костер. Затем экспериментатор изменяет обстановку опыта. Огонь с приманкой находится на плоту, плавающем в бассейне, бачок с водой — на другом плоту, соединенном с первым. Обезьяна решает задачу по старому, проверенному способу, несмотря на полный бассейн, она идет к баку, наливает воду в кружку, переходит на другой плот, заливает огонь и берет приманку (23; 234—239).

Ошибочны ли ее действия? Очевидно, что нет. Задача сведена к предыдущей, что, вообще говоря, во многих ситуациях может сделать честь любому математику. Правда, его поведение может показаться странным, но и это неудивительно. Данное утверждение подтверждается известной притчей о математике и обычном человеке. Что сделает обычный человек, если захочет выпить чай? Он возьмет чайник, нальет в него воду и поставит на плиту. А если в чайнике уже есть вода? Человек возьмет чайник и поставит его на плиту. Что сделает в последнем случае математик? Он возьмет чайник, выльет из него воду, тем самым сведя задачу к ранее решенной, затем подойдет к крану, нальет воду и поставит чайник на плиту.

Анализ подобных ошибок говорит о манипулировании в ходе решения задачи отдельными «блоками», подпрограммами или участками деятельности, имеющими самостоятельное значение и дающими результат в некоторых схожих ситуациях. Последнее весьма существенно, так как свидетельствует о том, что, делая подобные ошибки, животное осуществляет интеллектуальное поведение — ошибочно используемые действия по существу дают полезный результат в близких ситуациях. Причем отметим еще раз, что в данных примерах имеет место манипулирование реальными физическими действиями, происходит перебор действий.

3.2. Перебор символов действий. «Ага-реакция»

Однако при решении проблемных ситуаций имеет место и другой тип поведения. Этот тип наиболее выражен в поведении обезьян, хотя иногда имеет место и у других типов животных, например у собак. Суть дела заключается в том, что животное после ряда беспорядочных действий внезапно и, как правило, после периода отсутствия видимых движений переходит к действию, решающему проблему. Подобное поведение было определено терминами «ага-реакция» или понимание и рассматривалось исследователями как альтернатива поведению, связанному с пробами и ошибками (рис. 23).

Классический вариант экспериментов по исследованию «ага-реакции» связан с ситуацией обходного пути: животное находится перед решеткой, прямо за которой лежит пища. Для достижения цели необходимо отвернуться от пищи, отойти от решетки и проделать обходной путь, включающий удаление от цели. Такая ситуация является крайне трудной для таких животных, как куры, которые могут ее решить только после долгих случайных побежек, Действия собаки выглядят принципиально иначе, момент решения проблемы измеряется четким изменением поведения.

Рис. 23. «Ага-реакция» — принципиально важный шаг в совершенствовании механизмов обучения. Животные переходят от перебора действий к перебору симиолов

По словам В. Келера, проведшего большое количество подобных экспериментов, «момент возникновения подлинного решения обычно резко отмечается... каким-то толчком... собака как бы впадает в оцепенение, затем внезапно поворачивается на 180°» и бежит к цели по обходному пути (23; 237). Причем важно то, что обходной путь представляет собой непрерывный бег без остановок и отклонений от кратчайшего маршрута.

Ребенок (1 год и 3 мес.) в ситуации подобной решению проблемных задач животными ведет себя следующим образом. Вначале он подбегает к решетке, затем останавливается, медленно осматривает решетку и тупик, внезапно смеется и совершает обходной путь. Во всех случаях «ага-реакции», как пишет В.Келер, «характерная непрерывность процесса подлинного решения еще более бросается в глаза благодаря перерыву, перемене направления перед началом» движения. Таким образом, в противоположность перебору действий в ходе осуществления «ага-поведения» можно предполагать наличие перебора символов действий.

Особый интерес вызывает то, что непрерывность всего акта «ага-поведения», его целостная структура включает в качестве внутреннего элемента удаление от цели. Включение в целостное поведение парадоксальных цепочек действий, связанных с удалением от цела, в каком-то смысле наталкивает на вывод о существовании элементов предварительно выработанного плана действий. Наличие элементарных способностей к выработке плана действий, в свою очередь, представляет еще один довод в пользу существования перебора символов действий при формировании данного типа поведения.

Элементы «ага-поведения» могут быть усмотрены при анализе деятельности многих высших животных и в особенности орудийной деятельности обезьян. Четкие данные о способах изготовления и использования орудий обезьянами получены в экспериментальной обстановке, Надо подчеркнуть, что во многих случаях принципиальной особенностью использования и изготовления орудий является то, что эти способы не являются врожденными, они появляются в результате индивидуальной интеллектуальной деятельности отдельных особей. Причем деятельности, формирующейся в самых различных конкретных условиях, и этим орудийная деятельность обезьян отличается от стандартных методов использования орудий у насекомых, птиц и других видов животных.

Высшие обезьяны, такие, как шимпанзе, очищают ветки от листьев и мелких отростков, опускают полученные прутики в муравейник или термитник и ждут, пока насекомые, облепившие прутик, не выпустят муравьиную кислоту. Затем обезьяна отряхивает прутик и слизывает кислоту. Более крупные палки обезьяны используют для копания корней, обороны, нападения, инструмента для чесания и т. д.

В качестве других примеров индивидуальной орудийной деятельности приведем результаты нескольких классических исследований. Наиболее известными являются данные немецкого психолога Вольфганга Келера, полученные в начале 20-х годов XX в. [23]. Наиболее умный из 9 участвовавших в экспериментах шимпанзе — Султан — был способен активно изготовлять и использовать орудия. Пример экспериментальной ситуации: банан отделен от Султана решеткой, в зоне доступности обезьяны находится другая решетка, сделанная из железных прутьев и предназначенная для чистки ног. Султан затрачивает много усилий, отрывает один прут и достает банан с его помощью. Находясь в подобной ситуации, шимпанзе может изготовлять и другие орудия для достижения тех же целей, например, разогнуть овальный кусок проволоки, отломать ветку от дерева и т.д.

Другая обезьяна вела себя в подобной ситуации не менее интересно. Анализ ее поведения свидетельствует о наличии «догадок» у животных, о существовании разных типов приблизительных решений. Келер пишет, что в одних случаях животные пытались использовать для доставания банана целое сухое деревцо, растущее у клетки и не пролезавшее между прутьями. Тем не менее эти действия предполагают наличие некоторой связи между целью (банан в руке) и средствами (нечто длинное, удлиняющее руку). Определенным подтверждением предположения о догадках является случай, когда обезьяна пыталась использовать для доставания банана пучок соломы, причем на этот раз догадка была доведена до конца: после нескольких попыток обезьяна сложила пучок вдвое, «усилила» инструмент и достигла цели.

В других случаях шимпанзе способны оперировать с двумя орудиями или изготовлять какие-то простейшие инструменты. Например, отщепить лучину от планки и вытолкнуть ею приманку из узкой трубки или, вложив одну тонкую бамбуковую палку в подходящий по диаметру конец другой, более толстой палки, сделать таким образом новый инструмент для достижения цели. При решении конкретной задачи последнего типа проводилось сравнение интеллектуальных способностей шимпанзе (Султан), который потратил на решение задачи 1 час, и дочери экспериментатора (2 года 7 месяцев), которая решила задачу за несколько часов [23; 234—249].

Глава 4