6.2. Дослідження здатності тварин до символізації (на прикладі «рахунку») за допомогою лабораторних тестів
Символізацієюназивають встановлення еквівалентності між нейтральними знаками - символами - і відповідними предметами, діями, узагальненнями різного рівня та поняттями.
Для вивчення цієї когнітивної функції у приматів та птахів застосовують досить різноманітні експериментальні прийоми. Один із них пов'язаний із проблемою «рахунку» у тварин. Відомо, що тварини здатні до різних форм оцінок кількісних параметрів середовища (див. 2.8; 4.8.3; 5.5.3), включаючи формування довербального поняття про число (див. 5.5.4). На наступному етапі аналізу з'ясовують, чи тварини можуть пов'язувати це поняття із символами (арабськими цифрами), тобто. чи існують вони зачатки здібності до «справжньому рахунку» з допомогою числівників, яким у повному обсязі володіє лише людина.
Питання наявності зачатків «справжнього рахунки» у тварин і умов, яким вони мають задовольняти, становить предмет гострих дискусій (див.: Davis, Perusse, 1988; Gallistel, 1993). Р. Гельман та К. Галлистель (Gelman, Gallistel, 1978) запропонували ряд критеріїв, які необхідно враховувати при оцінці здатності тварин використовувати символи для маркування множин. Найважливіші з них:
♦відповідність«один до одного» — кожному елементу, що перераховується, повинен відповідати особливий символ (маркер);
♦«ординальність»(упорядкованість) — символи повинні у стабільному порядку відповідати елементам, що перераховуються;
♦«кардинальність»— символ, що відповідає останньому елементу, повинен описувати загальну кількість елементів у множині.
Щоб з'ясувати, чи здатні тварини до символізації та чи задовольняє їхня поведінка зазначеним критеріям, необхідно відповісти на такі питання:
1) чи здатні вонивстановлювати тотожністьміжвихідно індиферентними для них знаками (наприклад, арабськими цифрами) та узагальненою інформацією про кількість елементів у множині різної природи;
2) чи здатні вониоперувати засвоєними цифрамияк символами (наприклад, виконувати операції, аналогічні арифметичним);
3) чи здатні вони використовувати засвоєні символи для нумерації (перерахунку) елементів множин та виконувати число дій відповідно до пред'явленої цифри?
6.2.1. Здатність до символізації у приматів
Одна з перших спроб дослідження здатності тварин до вживання символів замість реальних множин була зроблена К. Ферстер (Ferster, 1964). Після 500 000 дослідів йому вдалося навчити двох шимпанзе тому, що певним множинам відповідають «цифри» (від 1 до 7), виражені двійковим кодом (від 000 до 111). Вивчивши ці комбінації, тварини могли розташовувати в порядку зростання, але не навчилися використанню цифр для нумерації конкретних об'єктів.
Матсузава (Matsuzawa, 1985; Matsuzawa et al., 1986) навчав шимпанзе Аі встановленню відповідності між різними множинами та арабськими цифрами від 1 до 6. Як зразок він пред'являв набори різних предметів, а для вибору - арабські цифри. У тесті з новими варіантами множин того ж діапазону мавпа успішно вибирала відповідні цифри («маркувала» множини за допомогою символів). Можна було припустити, що її навчання обмежувалося утворенням умовного зв'язку (асоціації) між цифрою та конкретними патернами розташування елементів у відповідних множинах, а також простим запам'ятовуванням усіх використаних комбінацій. Однак у пізнішій роботі (Murofushi, 1997) було доведено, що це не обмежується, і Аі справді пов'язувала знаки з ознакою «число» і оперуваланими як символами. Вона правильно використовувала цифри від 1 до 7 для маркування різноманітних нових множин, абстрагуючись від патернів розташування складових їх елементів, а також їх розміру, кольору та форми.
Особливий внесок у вирішення питання про здатність тварин до використання символів для характеристики множин зробили роботи американської дослідниці Сари Бойзен та її колег (Boysen, Berntson, 1989; 1995; Boysen, 1993). Завдяки прийомам, що спеціально акцентують увагу тварини на ознакі числа, і поступовому нарощуванню складності завдань, їм вдалося виявити у шимпанзе Шеби практично всі елементи «справжнього рахунку».
Спочатку шимпанзе навчали класти одну і лише одну цукерку в кожен із шести відсіків спеціального підносу. Сенсом цієї процедури була демонстрація відповідності один до одного між числом відсіків і числом цукерок. Наступне завдання призначалося з метою оцінки міцності виробленого відповідності «один на одного» і забезпечення бази запровадження арабських цифр. У відповідь на пред'явлення підносу з однією, двома або трьома цукерками шимпанзе мала вибрати одну з трьох карток із зображеннями того ж таки гуртка. Автори особливо підкреслювали значення процедури досвіду: цукерки на піднос завадили завжди по черзі, при цьому експериментатор їх вголос перераховував (демонстрація першого та другого принципів Гельман та Галлістеля — відповідності «один до одного» та впорядкованості, тобто ординальності). Поступово спочатку одну, потім дві і т.д. картки із зображеннями точок стали замінювати картками із зображеннями цифр, отже мавпа мала використовувати ці раніше індиферентні їй зображення замість реальних множин.
Коли Шеба стала впевнено вибирати всі три цифри, що відповідають числу цукерок на підносі,Навчання продовжили за допомогою комп'ютера. Мавпі показували на моніторі одну з цифр, а вона мала вибрати картку із зображенням відповідного числа крапок, тобто. застосувати символи до множин іншого типу, ніж використані під час навчання.
За тією ж методикою Шеба освоїла ще два символи: цифри 0 і 4, а згодом також 5, 6 і 7. Цікаво, що, освоюючи нові множини, вона спочатку по черзі торкалася кожної з цукерок і тільки після цього вибирала відповідну цифру. Додаткові досліди свідчать, що це не було простим наслідуванням експериментатору, а справді якимось способом «перерахунку» цукерок, а також інших предметів (батарейок, ложок тощо).
Для перевірки здатності Шебиоперуватизасвоєнимисимволамипровели наступні два тести.
У другому тесті апельсини замінили картками з цифрами, які також поміщали в будь-які два з трьох «схованок» — сума цифр також не перевищувала4(тест на «складання символів»).Використовували такі комбінації цифр: 1 і 0, 1 і 1, 1 і 2, 1 і 3, 2 і 0, 2 і 2. Як і на попередньому етапі, Шеба мала обійти «схованки» і потім знайти картку із цифрою, що відповідає сумі. У першій серії вона вибирала правильну цифру в достовірній більшості випадків (75%).
Отримані результати стали переконливим свідченням здатності шимпанзе засвоюватисимволи,оперувати ними та виконуватиоперацію, аналогічну доданню,тобто. задовольняли двом критеріям «справжнього рахунку».
Поряд із цими класичними дослідами до тепер зроблено значну кількість спроб навчити тварин кільком асоціаціям між цифрами та множинами. Такі досліди важливі, але не дозволяють вирішити питання щодо наявності у них елементів"справжнього рахунку".
Для більш точної відповіді на це питання Д. Рамбо та його колеги (Rumbaugh et a]., 1989; 1993) не просто навчали шимпанзе вибирати множини, еквівалентні цифрам (від 1 до 6), але намагалися змусити їх нумерувати об'єкти (властивістьординальності)або виробляти певну кількість дій відповідно до значень цифр (властивістькардинальності).Векспериментах брали участь тварини, раніше які навчалися мови-посереднику «йєркіш» (Лана, Шерман і Остін; див. 6.3).
Насамперед шимпанзе навчилися за допомогою джойстика переміщати курсор екраном монітора. Потім вони повинні були навчитися поміщати курсор на арабську цифру, яка з'являлася на відповідному місці в одній з прямокутних рамок, розміщених уздовж верхнього краю екрана.
У наступному завданні з іншого краю екрана з'являлися кілька прямокутних рамок з однією фігуркою всередині кожної. Шимпанзе потрібно було пересунути у верхню половину екрану стільки прямокутників, щоб їхня кількість відповідала значенню показаної арабської цифри. Після пересування останньої фігурки курсор треба було повернути вихідну цифру. На початку навчання, щойно шимпанзе пересувала чергову фігурку, у верхньому ряду з'являлася відповідна цифра. У тестах такого «зворотного зв'язку» не було. Коли мавпа поміщала курсор на чергову фігурку, та зникала і при цьому лунав звуковий сигнал. Для успішного завершення завдання необхідно було «рахувати» і пам'ятати, скільки фігурок вже зникло. Шимпанзе успішно справлялися із цим завданням.
У цій ситуації мавпи продемонстрували успішне використання принципів ординальності та кардинальності та їх здібності були названі «початковим рахунком» (entry-levelcounting,Rumbaugh,Washburn, 1993).
Найбільш переконливі докази здатності тварин представляти впорядкованість (ординальність) у ряді чисел були отримані лише недавно (Brannon, Terrace, 1998). Макаки-резуси, навчені торкатися у зростаючому порядку до множин від 1 до 4, можуть без додаткового навчання перенести цю навичку на нові множини з діапазону 5-9.
Двох макаків-резусів попередньо навчали торкатися в певному порядку до кожного з чотирьох стимулів, що не мають відношення до числа. Для цього використовували 11 наборів, що включали чотири картинки. На чутливому до дотику моніторі їм пред'являли по чотири множини, що містять від 1 до 4 елементів. Мавпи мали по черзі доторкнутися до кожної з цих множин у зростаючому порядку. Після закінчення навчання, коли мавпи засвоїли порядок вибору даних чотирьох множин, їм пред'являли один із 35 нових наборів, де ті ж множини були розташовані в іншому порядку. Макаки правильно вказували порядок наростання величини множин, але, оскільки кожен набір у цій серії повторювався кілька разів, можна було припустити, що тварини могли запам'ятовувати і використовувати якісь інші його характеристики, крім власне числа елементів. Однак на наступній стадії експериментів такої можливості у мавп вже не було: їм пред'являли 150 нових наборів множин із числом елементів від 1 до 4, причому кожен показували лише один раз.
Примати здатні розпізнавати і узагальнювати ознаку «кількість елементів», встановлювати відповідність між цим абстрактним ознакою і раніше нейтральними їм стимулами — арабськими цифрами. Оперуючи цифрами як символами, вони здатні ранжувати множини та впорядковувати їх за ознакою «число», а також здійснювати кількість дій, що відповідаєцифри. Нарешті, вони здатні до виконання операцій, ізоморфних додаванням, але це питання вимагає більш точних досліджень.