Шимпанзе-тактики и собаки-поисковики

В Издательском доме ВШЭ готовится к печати перевод книги Норберта Заксера «Человек в животном. Почему животные так часто походят на нас в своем мышлении, чувствах и поведении». Редакция IQ.HSE выбрала фрагменты из книги, в которых рассказывается о способностях животных к мышлению и разумному планированию.

Рико — гениальный бордер-колли

В 1999 году свидетелями того, к каким поразительным достижениям в обучении и запоминании способны животные, стала миллионная аудитория одной из популярнейших в Германии телепередач «Спорим, что?». В тот раз она завороженно следила за выступлением Рико — пятилетнего бордер-колли, питомца семьи Баус. Задача Рико состояла в том, чтобы найти среди 77 различных игрушек ту, которую перед этим выбирал модератор, а затем называла ему хозяйка Сюзанна Баус. Когда она говорила: «Рико, где здесь снеговик? Ищи, ищи!», Рико брался за дело и изучал по очереди все предметы. Обнаружив снеговика, он немедленно брал его в пасть и приносил хозяйке. Во втором, третьем и четвертом заходе Рико столь же точно и целенаправленно отыскал Покемона, «Шальке» — маленький мячик в цветах футбольного клуба, и «BVB» — такой же мячик в цветах дортмундской «Боруссии». Очевидно, Рико научился сопоставлять предметы со словами и приносить их по зову хозяйки. По словам семьи Баус, Рико знал обозначения свыше 200 игрушек и мячиков и мог приносить их по команде.

Рико в передаче «Спорим, что?»

Однако история науки о поведении призывает к осторожности при оценке когнитивных способностей животных. Как мы уже знаем из первой главы, Вильгельм фон Остен добрых 100 лет назад был совершенно убежден в том, что его конь, Умный Ганс, действительно способен решать математические задачи. Тем не менее научная проверка показала: если ни один из присутствующих не знал решения предложенной задачи, то и Умный Ганс не мог найти правильное решение. Поэтому ученые Института эволюционной антропологии Макса Планка (Лейпциг) Юлия Фишер и ее коллеги решили проверить, действительно ли Рико проявляет столь поразительные способности, или они на самом деле объясняются подсознательной помощью присутствующих, «эффектом Умного Ганса».

В одном из первых экспериментов в контролируемых условиях из 200 известных Рико игрушек по случайному принципу собрали 20 групп по 10 игрушек в каждой. Пока Сюзанна Баус и Рико ждали в отдельной комнате, ученые разложили в соседнем экспериментальном помещении 10 предметов первой группы. Затем они попросили хозяйку приказать собаке принести из этой комнаты поочередно две случайно выбранные игрушки. Пока Рико искал нужный предмет, в помещении не было никого, кто знал бы нужный ответ. Далее опыт был повторен точно таким же способом с другими 19 группами. В целом Рико должен был в 20 экспериментах правильно отыскать по названию и принести хозяйке 40 предметов из 200. Гениальный бордер-колли сделал это 37 раз из 40! В случае Умного Ганса научная проверка показала, что конь все-таки не умел считать. В случае Рико она подтвердила: бордер-колли действительно научился соотносить 200 предметов с их правильными названиями. Воистину замечательное достижение!

Однако в животном мире оно не уникально. Человекообразные обезьяны, дельфины, морские львы и попугаи располагают примерно столь же обширным «словарем», если их тренеры долго и интенсивно занимаются с ними, обучая сопоставлять предметы со словами. По словам семьи Баус, с Рико тренировались от 4 до 6 часов ежедневно. Рекорд здесь принадлежит, видимо, «коллеге» Рико — бордер-колли Бетси, репертуар которой состоит из 340 слов, сказанных либо написанных.

Успехи Рико в учебе вовсе не были результатом простой дрессировки, как доказали ученые из Лейпцига во втором эксперименте. Бордер-колли, скорее, использовал в своем обучении хитроумный метод, который, как долгое время полагали, доступен исключительно человеку, — быстрое отображение (fast mapping). Именно с его помощью детям в возрасте 24 месяцев удается учить в среднем 10 новых слов ежедневно.

В чем же заключался этот эксперимент? В соседнем помещении разложили восемь различных объектов, семь из которых были Рико хорошо знакомы, в том числе по названиям. Восьмой объект он никогда прежде не видел, и потому не знал и его обозначения. В первом заходе хозяйка Рико требовала, чтобы он нашел и принес знакомый объект, что ему — как всегда — легко удалось. Затем, во втором или третьем заходе она называла ему совершенно незнакомое слово и требовала принести именно этот предмет: «Рико! Где то-то и то-то?». В ответ на это Рико бежал в соседнее помещение, рассматривал все восемь объектов, выбирал из них незнакомый и приносил своей хозяйке. В итоге из десяти повторов с семью знакомыми и одним незнакомым объектом Рико в семи случаях правильно принес незнакомый объект. Очевидно, он сумел увязать новое слово с незнакомым объектом методом исключения: объект, который он не знал, должен быть тем самым, который назвала хозяйка.

После этого опыта возник любопытный вопрос: запомнил ли Рико связь между новыми словами и новыми объектами, хотя он слышал и видел их всего один раз? Ответ поразил всех — да! Он их запомнил, хотя и не полностью. Через четыре недели после эксперимента тот предмет, который Рико сумел найти как незнакомый, положили среди четырех знакомых и четырех незнакомых ему объектов. Хозяйка попросила Рико принести его. За прошедшие после предыдущего опыта четыре недели Рико этого предмета не видел и не слышал его названия. Тем не менее в половине попыток он оказался в состоянии правильно принести предмет. То есть Рико научился методом быстрого отображения соотносить новые понятия с незнакомыми объектами, сохранил их в памяти и четырьмя неделями позже с замечательной точностью использовал.

Таким образом, он продемонстрировал в этих опытах точно такие же показатели, какие детские психологи выявили у трехлетних детей.

Безусловно, Рико был способен к очень сложным процессам обучения. Но что именно подразумевается в исследовании поведения, когда говорят, что животное учится? В целом обучение рассматривается как способность изменять поведение на основе индивидуального опыта. Обучение позволяет животным приспосабливать поведение к условиям окружающей среды, поэтому нет ничего особенного в том, что оно широко распространено в животном мире и встречается даже у простых беспозвоночных, к примеру, круглых червей или инфузории-туфельки. Обучение всегда тесно связано с памятью, потому что привести к изменениям оно может только в том случае, если его результат будет сохранен и в случае надобности вновь извлечен из памяти. Однако можно выделить формы обучения различной сложности. Так, соотнесение новых понятий с незнакомыми объектами путем «быстрого отображения», как нам продемонстрировал Рико, это учебный процесс высочайшей сложности, который можно встретить лишь у небольшого числа видов животных с высокоразвитым мозгом. В отличие от этого большинство животных за самое короткое время выучивает, что, например, за свистком всегда следует кормление.

<...>

Думают ли животные?

Во всем том, что относится к обучению животных, наука в течение десятков лет концентрировалась почти исключительно на изучении условных рефлексов. Неудивительно, что эти формы обучения к настоящему времени отлично исследованы и расшифрованы вплоть до их нейронных и молекулярных основ. Но именно поэтому со временем создалось впечатление, что, наряду с привыканием, животным доступны единственные формы обучения — различные типы условных рефлексов. Вопрос о том, не обладают ли животные и более высокими когнитивными способностями, отошел на задний план. Более того, на него зачастую отвечали отрицательно, не проводя соответствующих исследований. Ситуация в корне изменилась после выхода в свет в 1985 году книги американского зоолога Дональда Гриффина «Мышление животных» (Animal Thinking). Он представил в ней точку зрения, что некоторые животные вполне способны думать и даже располагают некоей формой сознания. По его мнению, ученым стоило бы исследовать эти ментальные процессы. Множество ученых откликнулось на его призыв, и в исследовании когнитивных способностей животных начался настоящий бум, который продолжается до сих пор и привел к появлению нового научного направления, изучающего когнитивные способности животных (Animal Cognition). Хотя, справедливости ради, надо сказать, что и задолго до книги Гриффина на эту тему проводилось немало замечательных исследований.

Незадолго до Первой мировой войны руководителем исследовательской станции на Тенерифе, занимавшейся изучением антропоидов и принадлежавшей Прусской академии наук, стал Вольфганг Кёлер. С 1914 до 1917 года он исследовал «разумное поведение» человекообразных обезьян и решил выяснить, не могут ли эти животные подобно людям иметь в какой-либо ситуации свою точку зрения и решать проблемы через своего рода мышление. В самой известной своей работе он исследовал использование орудий у шимпанзе. Одним из первых он применил для документирования полученных результатов фотосъемку. В одном из экспериментов снаружи от вольера, в котором находилась группа шимпанзе, положили банан. Животные заметили фрукт и попытались дотянуться до него через прутья клетки, но банан лежал слишком далеко. В вольере находилось несколько полых палок, которыми шимпанзе время от времени играли. Внезапно Султан, самый умный из шимпанзе Кёлера, взял две разные палки, вставил более тонкую в более толстую и направился к прутьям решетки. Он целенаправленно использовал получившуюся длинную палку в качестве орудия и подтянул к себе банан. Очевидно, он осознал проблему и решил ее благодаря сознательному поведению.

Записи экспериментов Вольфганга Кёлера

Что он действительно был в состоянии это сделать, показал второй эксперимент. Кёлер подвесил в вольере банан так высоко, что шимпанзе не могли его достать. Животные, тем не менее, первым делом попытались до него допрыгнуть. Из этого ничего не получилось. В вольере лежало несколько ящиков разного размера. И снова именно Султан взял один из ящиков, поставил его прямо под бананом и забрался на него. Поняв, что высоты ящика не хватает, он притащил туда еще один ящик и еще один, затем, поставив один на другой, забрался на всю эту шаткую конструкцию и, подпрыгнув, достал банан. И в этом случае Султан достиг своей цели благодаря разумному действию, направленному на решение проблемы. Оглядываясь назад, мы видим, что работы Вольфганга Кёлера стали началом изучения когнитивных способностей животных.

Впервые было продемонстрировано, что животные в принципе в состоянии учиться не только методом проб и ошибок, но и иcпользуя сознание.

Однако эти факты долгое время игнорировались, и потребовались десятки лет для того, чтобы к их изучению присоединились другие ученые. В 1960-х годах выводы Кёлера наряду с другими специалистами убедительно подтвердили Бернхард Ренш из Университета Мюнстера и его коллеги. В своих остроумных экспериментах они продемонстрировали, что самка шимпанзе Юлия была способна действовать целенаправленно, по заранее намеченному и продуманному плану. В ходе одного из экспериментов Юлия сначала научилась бросать железный жетон в прорезь автомата, который выдавал ей в качестве поощрения кусочек банана, виноград либо печенье. Затем ее посадили перед лабиринтом, на котором сверху лежала стеклянная пластинка. В лабиринте находился тот самый железный жетон для «пищевого» автомата. Юлия быстро сообразила, что с помощью магнита жетон можно подтянуть через ходы лабиринта к одному из боковых выходов, где его можно будет взять. Проделав все это, она побежала к автомату с едой, бросила туда жетон и получила в награду лакомство. На следующем этапе опыта перед Юлией был лабиринт, составленный из двух симметрично подогнанных друг к другу, многократно закрученных ходов, причем лишь один из них имел боковой выход, а второй заканчивался тупиком. Юлия какое-то время рассматривала лабиринт, затем взяла магнит, выбрала правильный путь и подтянула жетон к боковому выходу.

Шаг за шагом ученые усложняли и совершенствовали лабиринт, добавляя в него все новые ответвления, запутанные ходы, ведущие в тупики, и выходы, из которых, однако, только один годился для того, чтобы достать через него жетон. Для каждого нового захода использовали новый лабиринт с новой системой ходов, так что Юлии каждый раз приходилось строить новый план. Результаты были просто поразительные: перед тем как приступить к делу, Юлия всякий раз рассматривала лабиринт не более минуты. Затем хватала магнит и ловкими движениями пыталась подтянуть жетон к выходу. При этом в 86 из 100 усложненных лабиринтов она выбрала правильный путь.

Тот же самый эксперимент Бернхард Ренш и его коллеги провели с шестью студентами. Стоит заметить, что их результаты были не намного лучше, чем у Юлии. По некоторым показателям шимпанзе даже опередила отдельных студентов.

В последние десятилетия когнитивным способностям животных посвящено множество исследований. Они убедительно подтверждают выводы Кёлера и Ренша и доказывают, что и другие виды животных способны на разумные действия. Так, в одном гениально простом исследовании орангутанам дали плексигласовую трубку длиной 25 см и 5 см в диаметре, на четверть заполненную водой. На поверхности воды плавал арахис — очень ценное с точки зрения животных лакомство. Вытащить орех из трубки пальцами не получалось. Однако все пятеро участвовавших в эксперименте животных спонтанно нашли решение проблемы: они подходили к стоящей неподалеку поилке, набирали в рот глоток жидкости, выплевывали его в трубку и повторяли это до тех пор, пока уровень жидкости не поднимался настолько, чтобы оттуда без проблем можно было вынуть арахис.

Сегодня ни один исследователь поведения уже не сомневается в том, что звери с высокоразвитым мозгом, такие как обезьяны, хищные млекопитающие, слоны или киты способны учиться благодаря разумному планированию. Они умеют спонтанно оценивать ситуацию, мысленно осуществлять необходимые действия и затем целенаправленно их реализовывать. Иначе говоря, эти животные умеют думать!
IQ

22 апреля, 2020 г.