Правильный выбор: практическое исследование когнитивных способностей человекообразных обезьян

Что общего между шваброй, письменным столом, автомобилем и телескопом Хаббл? Все это разные и по сложности реализации, и по цели применения, и по важности вещи. Однако их можно объединить в одну общую категорию — инструменты. Все эти предметы мы, люди, используем как помощь в достижении той или иной цели: чистоты в квартире, удобного написания статьи, сокращения времени на путь от точки А в точку В, удовлетворение безграничного любопытства и жажды знания в виде исследования Космоса.Именно использование инструментов и является одним из характерных признаков развитого интеллекта. Но еще более важным показателем наличия извилин в голове является умение выбирать, в частности выбирать подходящий инструмент, если он нужен. Вы же не будете мыть полы лопатой. И не потому, что это будет выглядеть странно, а потому, что это неудобно. Другими словами, достижение цели в виде чистого пола будет сопряжено с лишними сложностями ввиду выбора неверного инструмента.

Человек способен делать выгодный для себя выбор, а как обстоят дела с этим умением у человекообразных обезьян? Ответ на этот вопрос решили найти ученые, которые провели ряд тестов с участием «лесных людей», то есть орангутанов. Способны ли они выбирать более выгодные условия и более удобные инструменты или нет, мы узнаем из доклада исследовательской группы. Поехали.

Основа исследования

Для животных, обитающих в своей естественной среде, одной из основных повседневных задач всегда была добыча еды. Погодные и сезонные изменения, регион обитания и гастрономические предпочтения являются факторами, влияющими на сложность получения пищи и на ее качество. Порой для получения пропитания не достаточно просто подобрать спелый вкусный фрукт с земли. Порой необходимо проявить смекалку и использовать инструмент для ее добычи. Каким бы простым не казалось такое действие, далеко не все животные способны на это. И тут мы можем понять то, что при продовольственном изобилии, такие животные вряд ли будут использовать инструменты, затрачивая больше времени на добычу еды. Но когда еды мало, а большая ее часть не может похвастаться хорошим качеством (гнилые или неспелые фрукты, например), необходимо затратить больше времени и усилий, если есть желание полакомиться чем-то вкусным и спелым.



И тут возникает концепция выбора: есть что валяется на земле уже неделю и выглядит не особо привлекательно или же пораскинуть мозгами, потратить больше времени и сил, но заполучить лучшее. Орангутанов и в этом аспекте можно назвать уникальными, поскольку они способны сделать выбор. Этим талантом обладают немногие: некоторые виды обезьян, собаки, вороны, попугаи и еще несколько животных с достаточно развитым интеллектом.

По словам самих ученых, к данному исследованию их натолкнули вполне себе конкретные орангутаны, обитающие в торфяных болотистых лесах Центрального Калимантана (Индонезия). Дело в том, что в данном регионе непредсказуемые погодные и сезонные условия приводят к неравномерному распределению спелых фруктов (как по территории, так и по времени). В некоторые периоды года из всех фруктов спелыми являются всего 3%. Посему орангутанам приходится использовать все свои интеллектуальные и альпинистские способности для их добычи.


Леса Центрального Калимантана

Наблюдения за орангутанами Центрального Калимантана показали, что они не ленятся, предпочитая использовать инструменты для получения столь редких спелых фруктов, а не едят что попало.

Как должное принимать подобное поведение обезьян ученые, естественно, не могут, потому решили провести ряд тестов, которые в свое время использовались для проверки умения выбирать у какаду Гоффина. И орангутаны и какаду обитают в примерно одинаковых условиях в дикой природе, потому могут столкнуться со схожими трудностями в процессе добычи пищи, потому данный тест достаточно универсален.

В основе своей тесты заключаются в проверке способности животного выбирать между моментально доступной пищей низкого/высокого качества и пищей (тоже низкого/высокого качества) внутри некоего устройства, добраться до которой можно только применив инструмент, который также необходимо выбрать.

Подготовка к тестам

В качестве основных участников теста выступили 6 особей орангутанов: 4 взрослые самки, 1 взрослый самец и 1 молодой самец. Все особи были рождены в стенах зоопарка Лейпцига (Германия), а именно в центре изучения приматов имени Вольфганга Кёлера. Всю свою жизнь эти орангутаны были социализированы, то есть обитали в группах на территории в 2000 м² (200 м² — внутреннее помещение и 1800 м² — под открытым небом). На этой внушительной территории были различные конструкции для лазания, пища и вода доступна по желанию. А регулярное кормление производилось 3 раза в день. Проще говоря, испытуемые жили в достаточно хороших условиях, были физически здоровы и социально активны.


Вольфганг Кёлер

В тестах использовалось достаточно простое устройство из прозрачного пластика. Сверху имелось отверстие для применения инструмента (палка или шар), использовав который можно было протолкнуть небольшой контейнер с вкусностью к краю. Еда падала вниз, и испытуемый мог ее свободно получить. Применение одного инструмента к устройству другого типа было невозможным.


Схема двух тестовых устройств. А: 1 — отверстие для применения инструмента (шар); 2 — вертикальный жёлоб, куда нужно подтолкнуть еду; 3 — складная панель, куда должна упасть еда; 4 — отверстие для забора еды (вознаграждения). В: отверстие для применения инструмента (палка); 2 — передвижной куб без дна с едой; 3 — отверстие к наклонной панели; 4 — отверстие для забора еды (вознаграждения).

Как мы видим, устройства достаточно просты, что не мешает им быть вполне информативными в плане тестирования.

До проведения тестов каждая из особей прошла тренировку из 40 попыток с каждым из двух устройств. Во время тренировок орангутаны получили инструменты и успешно справились с поставленной задачей (применение определенного инструмента к определенному устройству).

Вознаграждения, то есть еда, также тщательно выбирались среди самых любимых лакомств обезьян (яблоки, виноград и банановые пеллеты). В тестирование прошли 2 вида продуктов. Самым качественным (далее хорошим) считался тот, которому чаще всего отдавали предпочтение сами испытуемые. В качестве низкокачественного (далее плохого) выступил вариант, который выбирали наименьшее число раз. В результате, хорошим стал продукт «банановый пеллет», который обезьяны выбирали в 90% случаев. Яблоко же для теста стало плохим вариантом. Для единственного взрослого самца в тесте использовались банан (хороший вариант) и виноград (плохой вариант).



И, наконец, сами тесты, коих было 5: выбор инструмента, определения качества вознаграждения, мотивация, функциональность инструмента и смешанный тест на выбор инструмента и определения качества вознаграждения. О каждом тесте и о результатах далее.

Тест на выбор инструмента

В данном тесте (изображение выше №1), как понятно из его названия, испытуемые должны были правильно выбрать инструмент для того или иного устройства, чтобы получить вознаграждение внутри него. Данный тест, как ученые сами подтверждают, проводился по большей степени для того, чтобы испытуемые получили достаточный объем знаний и понимания работы устройства. Орангутаны могли проходить сей тест сколько угодно раз (в 1 заходе 12 попыток), пока их показатель верного выбора не достигнет примерно 83%.



Сверху представлен график результатов данного теста. Занятным является факт того, что палку испытуемые выбирали чаще, когда устройство соответствовало этому инструменту, чем шар для соответствующего устройства (T₊ = 21, p = 0.031). Пятеро из 6 испытуемых практически всегда безошибочно выбирали палку для соответствующего устройства, трое из 6 — шар для соответствующего устройства (p< 0.05). Однако трем испытуемым (имена: Dokana, Suaq, Bimbo) потребовалось до 7 заходов по 12 попыток для достижения подобного высокого результата.

Очевидно, что особой разницы в результатах теста при использовании разных устройств нет (критерий Уилкоксона: p> 0.05). Также не было замечено особых отличий в степени обучаемости между первыми шестью попытками и последними шестью. Это говорит о том, что тип устройства и число попыток (во время подготовки) никак не могут повлиять на исследование и результаты тестирования основной задачи — выбора.

Определение качества

В данном тесте (2а) исследователи хотели выяснить насколько хорошо испытуемые понимают положение хорошего и плохого вариантов вознаграждения и двух типов инструментов. Было два варианта условий теста: хороший вариант пищи внутри устройства или снаружи устройства. То есть в половине случаев внутри устройства был плохой или хороший вариант. Испытуемые должны были выбрать либо плохой вариант (просто указав на него пальцем), либо хороший, для получения которого необходимо было использовать инструмент. Всего было 4 варианта комбинаций, учитывая тип устройства и качество вознаграждения. Для каждого варианта было проведено по 12 тестов с каждым из испытуемых.



График выше показывает процент испытуемых, которые предпочли выбрать инструмент в зависимости от положения хорошего варианта вознаграждения. Индивидуальный анализ результатов испытуемых показал, что 5 из 6 орангутанов выбирали инструмент значительно чаще, когда лучшее вознаграждение было внутри устройства, чем когда оно было снаружи (Точный тест Фишера: p< 0.001). Отличился только орангутан по имени Бимбо, который лишь 1 раз выбрал инструмент из 24 попыток, и то когда хорошее вознаграждение и так было снаружи.

Тест на мотивацию

На данном этапе (2b) исследователи решили провести довольно занятный тест с обеими установками. Перед испытуемыми были установки с банановыми пеллетами (то есть с хорошим вариантом вознаграждения) внутри, а снаружи лежал необходимый инструмент и еще один банановый пеллет. Проще говоря, перед орангутаном был выбор: использовать инструмент и получить хорошее вознаграждение или же не делать ничего и все равно получить такое же вознаграждение. Как и ранее было проведено 2 захода по 12 попыток для каждого испытуемого.



В соответствии с графиком результатов теста большая часть попыток закончилась выбором именно хорошего вознаграждения снаружи, а не инструмента для получения такого же вознаграждения внутри установки (T+ = 12, p = 0.844). Рассматривая индивидуально каждого испытуемого, ученые отметили, что 4 из 6 практически всегда выбирали доступное вознаграждение, а 2 из 6 предпочитали инструмент (биномиальный тест: p< 0.05).

Однако большинство испытуемых все же понимали, что нет необходимости затрачивать дополнительные усилия для получения хорошего вознаграждения, если такое же лежит прямо перед ними.

Тест функциональности инструментов

Данный тест (2с) был нацелен на проверку того, как будут вести себя испытуемые если перед ними будет поставлен следующий выбор: неправильный инструмент или плохое вознаграждение. То есть использовать инструмент они могут, но он не подходит под конкретную установку, потому хорошее вознаграждение они не получат сколько бы ни старались. Зато могут получить доступное плохое вознаграждение, лежащее вне установки. Всего было проведено 4 захода по 12 попыток.



В половине попыток (в случайном порядке) инструмент был нефункциональный. В случаях, когда перед испытуемыми были расположены все же подходящие инструменты и плохое вознаграждение, большинство выбирало именно инструмент, желая заполучить хорошее внутри установки. График выше это подтверждает (T₊ = 15; p = 0.063). Четверо из шести орангутанов выбирали именно инструмент (функциональный), а не плохое вознаграждение, чаще других (точный тест Фишера: p<0.05).

Тест на выбор инструмента и расположение вознаграждения

Данный тест (2d) считается самым сложным, ибо перед испытуемыми представлены все возможные элементы из всех предыдущих тестов: обе установки, два типа вознаграждения (внутри/снаружи) и два типа инструментов. Ученые организовали два основных варианта: в обеих установках находилось вознаграждение (хорошее в одной и плохое в другой), испытуемые в течение 15 секунд могли ознакомиться с установками, а потом принять решение (должны были выбрать подходящий инструмент для получения желаемого) не более чем за 9 секунд. Было проведено 2 захода по 12 попыток для каждого испытуемого орангутана.



Более 80% попыток закончились выбором того инструмента, который позволяет получить из установки именно хорошее вознаграждение, а не плохое (T+ = 21, p = 0.031).


На данном видео мы можем воочию увидеть все варианты тестов.

Выводы исследователей

Суммируя все результаты тестов, ученые подытоживают — подавляющее большинство попыток заканчивалось выбором самого выгодного варианта. Если перед испытуемыми был выбор между хорошим вознаграждением внутри установки и плохим снаружи, они выбирали первое и применяли подходящий инструмент, чтобы его получить. При этом они не выбирали инструменты, когда качество вознаграждения в установке было хуже (или таким же) вознаграждения снаружи. Если же перед орангутанами были обе установки, они продолжали выбирать самый лучший для них вариант, а именно использование необходимого по функционалу инструмента для работы с соответствующей установкой и для получения хорошего вознаграждения.

Исследователи отмечают, что подобные результаты очень отличаются от тех, что продемонстрировали другие испытуемые — попугаи. Последние не смогли сконцентрироваться на самом выгодном варианте в смешанном тесте (2 установки, 2 инструмента и 2 вида вознаграждения внутри/снаружи). Также ученые отмечают, что самки орангутанов справились с данным тестом лучше самцов. Ранее такие выводы уже были сделаны из подобных тестов, но в них перед испытуемыми в разные дни тестирования были хоть и разные типы установок, но только одна. В этом же исследовании сложность заключалась именно в наличии перед обезьянами сразу двух установок.

Из всей группы испытуемых стоит выделить две особи — взрослого самца Бимбо (1980 г.р.) и 8-летнего самца Сак (2009 г.р.). Несмотря на хорошие показатели, Бимбо лучше всего справлялся с тестами, где нужен был шарик в качестве инструмента. Это связано с тем, что ранее Бимбо уже участвовал в подобных исследованиях, а там применялся именно шарик. Сак же выбирал наилучший для себя вариант во всех тестах на уровне случайности. Именно им потребовалось 7 дополнительных заходов во время подготовки к испытаниям для достижения минимального критерия результатов.

По наблюдениям Кристофа Фёльтера (Christoph J. Völter) и Джозефа Калла (Josep Call) число успешных попыток у шимпанзе, бобоно и орангутанов значительно снижается, если перед ними ставится несколько установок одновременно. То есть, они не могут справиться с двумя одновременными пространственными отношениями объект-объект (инструмент-вознаграждение и вознаграждение-установка). По мнению ученых это связано с когнитивной перегрузкой внимания испытуемых.

Однако в данном исследовании подобный факт опровергается успешностью выполнения орангутанами смешанных тестов, когда они осознанно и достаточно быстро могли принимать самое выгодное для себя решение при наличии сразу двух установок, двух типов инструментов и вознаграждений.

Для более детального ознакомления с исследованием настоятельно рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Умение пользоваться инструментами, как и умение выбирать выгодный вариант, не являются чем-то удивительным в мире людей. Мы сталкиваемся с необходимостью применения подобных навыков каждый день. Даже обычная поездка куда-то сопряжена с выбором: можно на метро, а можно и на такси, а можно на велосипеде или даже пешком. Мы учитываем все факторы (насколько мы торопимся, куда именно нам нужно добраться, какая ситуация на дорогах и т.д.) и делаем лучший для нас выбор.

Но в мире животных такие навыки редкость и свидетельствуют о наличии достаточно развитого интеллекта, что очень сильно помогает им выживать в неблагоприятной среде, когда погодные условия, нехватка качественной пищи или наличие конкурентов по ее добыче могут крайне негативно отразиться на жизни.




Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хороших всем выходных, ребята.

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до весны бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.

Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?