Мавпа в дужках. Макаки грають у «матришки» не гірше за дітей і болівійських селян

Ріс. 1. Мавпи, діти, дорослі американці і дорослі чімани виконують завдання зі складання послідовності. Випробовувані повинні були торкатися зображень в певному порядку після того, як їм показали навчальні приклади. (B) Приклад символів, які пропонуються на екрані. (C) Навчальні послідовності. (D) Приклад послідовності, складеної випробовуваним з набору символів, відсутнього (саме в такому складі) в навчальних наборах.

І знову прокляте питання: що робить людину людиною? Відсутність хвоста? Підборіддя? Вмілі ручки? Можливо. Але список буде неповним без здатності до рекурсії. Тобто без вміння подумки вбудовувати одні елементи в інші, що відносяться до того ж типу. Вважається, що це ключова особливість, без якої неможлива людська мова, музика, математика і взагалі вся людська культура. Без рекурсії ми не змогли б сконструювати і зрозуміти вирази типу:

А це пшениця,
яка в темному чулані зберігається В
будинку
, Який побудував Джек...

- оскільки це вимагає вміння будувати і розбирати вкладені структури.

Ви, можливо, звикли до розуміння рекурсії як ситуації, коли визначення поняття включає саме визначене поняття або функція визначена через себе ж, але тут йде мова швидше про лінгвістичний термін. У лінгвістиці під рекурсією розуміється здатність природних мов включати висловлювання в інше висловлювання, розширювати пропозицію придатковим реченням, яке також може бути розширено придатковим, яке також може бути розширено придатковим etc. Вважається, що така можливість в тому чи іншому вигляді існує в усіх природних мовах і що вона пов'язана з базовими структурними особливостями людського мислення.

(У статті на sciencenews.org наведено злободенний приклад рекурсії: «Ця пандемія жахлива». «Ця пандемія, через яку так багато людей залишилися без роботи, не кажучи вже про ризик для здоров'я, жахлива»).

Деякі фахівці стверджували, що здатність складати рекурсивні конструкції - чи не єдина особливість, що виділяє людину з тваринного світу. Виходить, будь-яка людина здатна до рекурсії, а тварини - ні? Чи все-таки брати наші менші не безнадійні? Різні тести, що проводилися з тваринами і маленькими дітьми, залишали це питання відкритим. Показано, що деякі тварини здатні, наприклад, вгадувати, що B буде слідувати за А, або відрізняти структури виду ААА від структур виду ААТ. А як щодо рекурсії? Чи будуть, наприклад, мавпи спонтанно використовувати «вкладену» стратегію?

Автори статті в Science Advances перевіряють, чи здатні вбудовувати одні послідовності всередину інших різні людські групи, а також макаки-резуси. В якості «піддослідних» людей виступили десять дорослих жителів США (студенти), п'ятдесят американських дітей 3 - 5 років і тридцять сім представників болівійської народності чимани, багато з яких неграмотні. До них приєдналися три дорослих макаки - два самці і одна самочка. Малувато, звичайно, але «це максимальне число тварин, доступних для тестування». Чи впораються мавпи із завданнями - чи навчаться правильно вбудовувати один набір символів в інший? І, головне, застосовувати набуту навичку до нових символів?

Ось як проходив експеримент. Спочатку випробовуваних навчали будувати вкладені послідовності, для чого в різних місцях екрану з'являлися чотири символи - дужки двох видів, наприклад {} []. Щоб отримати заохочення (приємний звуковий сигнал у випадку людини або ласощі для мавп), потрібно було натиснути на символи в певному порядку, щоб вийшла «матрьошка» з відкриваючих і закриваючих дужок - наприклад, {[]}.

У представників чимани виникли труднощі з користуванням сенсорним екраном, тому для них комп'ютер замінили на паперові картки.

Випробовуваних навчали принципу за допомогою двох наборів дужок ({()} і {[]}), поки ті не досягали рівня 70% правильних відповідей. Потім слідував експеримент 2, в якому разом з уже звичними послідовностями дужок використовувався набір, що складається з центральних елементів кожного з попередніх наборів ((() []). Нарешті, в третьому експерименті вводилися зовсім нові послідовності символів типу < > {}, які потрібно правильно вкласти один в одного (< {} > або {< >}). У цьому тесті дослідники використовували 30 списків символів, яких випробовувані раніше не бачили.

З першим тестом більш-менш успішно впоралися як люди, так і мавпи: дорослі американці в середньому давали 97% правильних відповідей, чимани - 91%, діти 60%, мавпи - 68%.

У другому експерименті всі групи людей стійко надавали перевагу рекурсивній стратегії, часто, хоча далеко не завжди, вбудовуючи одні дужки всередину інших. Мавпи теж іноді вибирали таку послідовність, але так само часто натискали на символи в перехресному порядку (наприклад, [(])). 2. Порівняльна діаграма результатів тесту перенесення стратегії на новий набір символів (зліва направо) дорослих американців, дорослих чимани, дітей і мавп.

Дослідники дійшли висновку, що проведеного навчання для мавп недостатньо: вони не навчилися переносити рекурсивну стратегію на нові набори символів, хоча з 1-м тестом справлялися навіть краще, ніж багато дітей (Не забудьте тільки, що дітей 50, а макак 3). Може, макакам потрібно ще трошки повчитися? Чи все ж справа в принципових обмеженнях оперативної пам'яті цих приматів? Щоб перевірити, яка версія вірна, дослідники дали мавпам останній шанс: провели для них додаткові «уроки» з двома зовсім новими наборами дужок, а потім знову перейшли до експерименту 2. Цього разу мавпи виявили більшу кмітливість. Правда, якщо дивитися на загальну діаграму (рис. 3А), видно, що випадкових послідовностей забагато, однак якщо поглянути на індивідуальні результати кожної макаки, стає ясно, що вся справа в надзвичайно тупості біда на прізвисько Колтрейн, який просто не зрозумів, мабуть, що від нього хочуть, і наполегливо розкладав дужки в ряд виду () [] (33 спроби з 50). Зате у Гораціо і Бейонсе переважали правильні відповіді (26 з 35 і 22 з 28, відповідно). Ці дві розумниці показали результати, що потрапили в діапазон людських дітей. Ріс. 3. результати, які мавпи показали після додаткового навчання. (А) Загальний результат. (B) Індивідуальні результати.

Настала черга найскладнішого - Експерименту № 3. Чи зможуть люди і мавпи впоратися з символами, яких вони раніше не бачили? Дослідники вводили новий набір символів, а як тільки випробовувані давали 7 правильних результатів з 10, з'являвся наступний набір дужок і все повторювалося, і так до 30 разів.

І цього разу мавпи показали непогані результати, причому особливо досягла успіху самочка Бейонсе: 34 правильні відповіді з 50. В цілому, Бейонсе показала результат вище, ніж 76% американських дітей і 52% дорослих чимани (індіанці, без образ! У популярній статті йдеться, майже дослівно: мавпа здатніша половини жителів болівійських сіл). Отже, вважають дослідники, мавпи можуть не тільки засвоїти стратегію рекурсії, а й узагальнити її, перенісши на абсолютно нові, раніше незнайомі символи. Додаткове навчання дозволило макакам наблизитися до показників, що даються в аналогічних експериментах дітьми 3 - 5 років. Правда, це не стосується тугодуму Колтрейна...

До речі, дітям, які брали участь в експерименті, дали додатковий тест: експериментатор вимовляв послідовність цифр, а потім учасник повинен був повторити цифри у зворотній послідовності. Діти, які частіше вибирали правильні варіанти рекурсій, краще впоралися і з новим завданням, а це довід на користь того, що здатність до рекурсії корелює з обсягом робочої пам'яті.

Отже, експеримент показав, що всі люди, незалежно від віку, культури або освіти здатні на побудову «вбудованих» структур. Це підтверджує припущення про рекурсію як про якусь мало не вроджену здатність, властиву людині. Але, як бачимо, не тільки людині! Макаки теж не такі прості, як здаються, і відрізняються від людей в цьому плані, можливо, лише меншим об'ємом робочої пам'яті. Правда, узагальнювати результати, отримані на 3 макаках, на рівень всього виду дослідники не поспішають, і правильно роблять. Автори задаються питанням: а на який ступінь «вкладеності» здатні мавпи? Що буде, якщо додати третій рівень, щось типу {([])}?

Втім, методику дослідження вже розкритикували. «На відміну від рекурсивних фраз у мовах, які значуще пов'язані один з одним, пари внутрішніх і зовнішніх дужок у завданні є довільними символами», - кажуть Клаудіа Меннель і Еміліано Заккарелла з Інституту когнітивних досліджень людини і мозку товариства Макса Планка в Лейпцигу, Німеччина. Учасники могли правильно розставити нові дужки, не замислюючись про рекурсію, вважають Меннель і Заккарелла. Можливо, випробовувані всього лише мали символи симетрично, візуально приємним для очей чином (враховуючи, що мавпи бачили символи лише порізно на екрані, тобто в результаті їх вибору з дужок не формувалася візуально зчитувана послідовність, контраргумент так собі).

https://22century.ru/media/aaz.mp4