Одна из первых попыток исследования способности животных к употреблению символов вместо реальных множеств была сделана К. Ферстером (Ferster, 1964). После 500 000 опытов ему удалось обучить двух шимпанзе тому, что определенным множествам соответствуют «цифры» (от 1 до 7), выраженные двоичным кодом (от 000 до 111). Выучив эти комбинации, животные могли располагать их в порядке возрастания, но так и не научились использованию цифр для нумерации конкретных объектов.
Матсузава (Matsuzawa, 1985; Matsuzawa et al., 1986) обучал шимпанзе Аи установлению соответствия между различными множествами и арабскими цифрами от 1 до 6. В качестве образца он предъявлял наборы различных предметов, а для выбора — арабские цифры. В тесте с новыми вариантами множеств того же диапазона обезьяна успешно выбирала соответствующие им цифры («маркировала» множества с помощью символов). Можно было предположить, что ее обучение ограничивалось образованием условной связи (ассоциации) между цифрой и конкретными паттернами расположения элементов в соответствующих множествах, а также простым запоминанием всех использованных комбинаций. Однако в более поздней работе (Murofushi, 1997) было доказано, что дело этим не ограничивается, и Аи действительно связывала знаки с признаком «число» и оперировала ими как символами. Она правильно использовала цифры от 1 до 7 для маркировки разнообразных новых множеств, абстрагируясь от паттернов расположения составляющих их элементов, а также их размера, цвета и формы.
Особый вклад в решение вопроса о способности животных к использованию символов для характеристики множеств внесли работы американской исследовательницы Сары Бойзен и ее коллег (Boysen, Berntson, 1989; 1995; Boysen, 1993). Благодаря приемам, специально акцентирующим внимание животного на признаке числа, и постепенному наращиванию сложности предъявляемых задач, им удалось обнаружить у шимпанзе Шебы практически все элементы «истинного счета».
Сначала шимпанзе обучали класть одну и только одну конфету в каждый из шести отсеков специального подноса. Смыслом этой процедуры была демонстрация соответствия «один к одному» между числом отсеков и числом конфет. Следующая задача предназначалась для оценки прочности выработанного соответствия «один к одному» и обеспечения базы для введения арабских цифр. В ответ на предъявление подноса с одной, двумя или тремя конфетами шимпанзе должна была выбрать одну из трех карточек с изображениями такого же числа кружков Авторы особо подчеркивали значение процедуры опыта: конфеты на поднос помещали всегда по очереди, при этом экспериментатор их вслух пересчитывал (демонстрация первого и второго принципов Гельман и Галлистеля — соответствия «один к одному» и упорядоченности, т. е. ординальности). Постепенно сначала одну, потом две и т. д. карточки с изображениями точек стали заменять карточками с изображениями цифр, так что обезьяна должна была использовать эти ранее индифферентные для нее изображения вместо реальных множеств.
Когда Шеба стала уверенно выбирать все три цифры, соответствующие числу конфет на подносе, обучение продолжили с помощью компьютера. Обезьяне показывали на мониторе одну из цифр, а она должна была выбрать карточку с изображением соответствующего числа точек, т. е. применить символы к множествам другого типа, чем использованные при обучении.
По той же методике Шеба освоила еще два символа: цифры 0 и 4, а впоследствии также 5, 6 и 7. Интересно, что, осваивая новые множества, она сначала по очереди прикасалась к каждой из конфет и только после этого выбирала соответствующую цифру. Дополнительные опыты свидетельствуют, что это не было простым подражанием экспериментатору, а действительно неким способом «пересчета» конфет, а также других предметов (батареек, ложек и т. п.).
Для проверки способности Шебы оперировать усвоенными символами провели следующие два теста.
Первый авторы назвали «тестом на функциональный счет». В лаборатории по двум из трех «тайников» раскладывали апельсины таким образом, чтобы их сумма не превышала 4. Шеба обходила все три «тайника» и видела (но не могла достать) находящиеся в них апельсины. Затем обезьяна должна была подойти к «рабочей площадке» и выбрать из разложенных там по порядку цифр ту, которая соответствовала числу апельсинов в тайниках. Оказалось, что уже во второй серии экспериментов (25 проб в каждой) шимпанзе выбирала правильную цифру более чем в 80 % случаев.
Во втором тесте апельсины заменили карточками с цифрами, которые также помещали в любые два из трех «тайников» — сумма цифр также не превышала 4 (тест на «сложение символов»). Использовали следующие комбинации цифр: 1 и 0, 1 и 1, 1 и 2, 1 и 3, 2 и 0, 2 и 2. Как и на предыдущем этапе, Шеба должна была обойти «тайники» и затем найти карточку с цифрой, соответствующей сумме. В первой же серии она выбирала правильную цифру в достоверном большинстве случаев (75 %).
Полученные результаты стали убедительным свидетельством способности шимпанзе усваивать символы, оперировать ими и выполнять операцию, аналогичную сложению, т. е. удовлетворяли двум В критериям «истинного счета».
Наряду с этими классическими опытами к настоящему времени предпринято значительное число попыток обучить животных нескольким ассоциациям между цифрами и множествами. Такие опыты важны, но не позволяют решить вопрос о наличии у них элементов «истинного счета».
Для более точного ответа на этот вопрос Д. Рамбо и его коллеги (Rumbaugh et al., 1989; 1993) не просто обучали шимпанзе выбирать множества, эквивалентные цифрам (от 1 до 6), но старались заставить их нумеровать объекты (свойство ординальности) или производить определенное число действий в соответствии со значениями цифр (свойство кардинальности). В экспериментах участвовали животные ранее обучавшиеся языку-посреднику «йеркиш» (Лана, Шерман и Остин; см. 6.3).
Прежде всего шимпанзе научились с помощью джойстика перемещать курсор по экрану монитора. Затем они должны были научиться помещать курсор на арабскую цифру, которая появлялась на соответствующем по счету месте в одной из прямоугольных рамок, размещенных вдоль верхнего края экрана.
В следующей задаче на другом краю экрана появлялись несколько прямоугольных рамок с одной фигуркой внутри каждой. Шимпанзе нужно было передвинуть в верхнюю половину экрана столько прямоугольников, чтобы их число соответствовало значению показанной арабской цифры. После передвижения последней фигурки курсор надо было вернуть на исходную цифру. В начале обучения, как только шимпанзе передвигала очередную фигурку, в верхнем ряду появлялась соответствующая цифра. В тестах же такой «обратной связи» не было. Когда обезьяна помещала курсор на очередную фигурку, та исчезала, и при этом раздавался звуковой сигнал. Для успешного завершения задачи было необходимо «считать» и помнить, сколько фигурок уже исчезло. Шимпанзе успешно справлялись с этой задачей.
В данной ситуации обезьяны продемонстрировали успешное.
В использование принципов ординальности и кардинальности и их | способности были названы «начальным счетом» (entry-levelcounting; Rumbaugh, Washburn, 1993).
Наиболее убедительные доказательства способности животных представлять упорядоченность (ординальность) в ряду чисел были получены лишь недавно (Brannon, Terrace, 1998). Макаки-резусы, обученные прикасаться в возрастающем порядке к множествам от 1 до 4, могут без дополнительного обучения перенести этот навык на новые множества из диапазона 5–9.
Двух макаков-резусов предварительно обучали прикасаться в определенном порядке к каждому из четырех стимулов, не имеющих отношения к числу. Для этого использовали 11 наборов, включавших по четыре картинки. На чувствительном к прикосновениям мониторе им предъявляли по четыре множества, содержащие от 1 до 4 элементов. Обезьяны должны были по очереди прикоснуться к каждому из этих множеств в возрастающем порядке. По завершении обучения, когда обезьяны усвоили порядок выбора данных четырех множеств, им предъявляли один из 35 новых наборов, где те же множества были расположены в другом порядке. Макаки правильно указывали порядок нарастания величины множеств, но, поскольку каждый набор в этой серии повторялся по нескольку раз, можно было предположить, что животные могли запоминать и использовать какие-то другие его характеристики, кроме собственно числа элементов. Однако на следующей стадии экспериментов такой возможности у обезьян уже не было: им предъявляли 150 новых наборов множеств с числом элементов от 1 до 4, причем каждый показывали лишь один раз.
В тесте на перенос обезьянам предъявляли множества, содержащие от 1 до 9 элементов. Размер фигурок, образующих множества, варьировали. Обезьяны успешно ранжировали новые множества именно до числу элементов в них, используя для этого правило выбора по возрастанию, которому они ранее обучились на другом диапазоне множеств. Тем не менее авторы отмечают, что для окончательного ответа на вопрос о способности макак к использованию символов для расположения множеств в порядке возрастания числа элементов в них требуются дополнительные исследования (Brannon, Terrace, 1998).
Приматы способны распознавать и обобщать признак «число элементов», устанавливать соответствие между этим отвлеченным признаком и ранее нейтральными для них стимулами — арабскими цифрами. Оперируя цифрами как символами, они способны ранжировать множества и упорядочивать их по признаку «число», а также совершать число действий, соответствующее цифре. Наконец, они способны к выполнению операций, изоморфных сложению, но этот вопрос требует более точных исследований.
