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学习究竟是什么,不妨且看试误说 精选

已有 3768 次阅读 2021-5-25 23:57 |系统分类:科研笔记

在日常生活中,我们说的、听的最多的词语之一,势必包括“学习”;我们关心的、做着的重要事情之一,也会包括“学习”。显然,现实世界存在各种各样的学习,想把学习问题讲清楚,还真不容易。当前,人工智能十分火热,机器学习的说法非常流行。人工智能背后是各种算法,算法对应着学习理论。同时,与人工智能相对的,是自然智能,包括动物智能。考察动物智能的一种方法,是研究动物学习。那么,学习究竟是什么呢?这里从心理学家桑代克的动物智能研究角度,介绍有关学习的问题。

心理学家怎么想到要研究动物智能的呢?他们是由达尔文进化论获得启示的——在人类与其他动物之间存在很大的相似性,例如,人类与其他动物在身体结构上是相似的,在控制行为的神经系统上也是相似的。如果人类能用智能方式解决问题,那么,其他动物至少也有这类智能的初步形式。一些心理学家采用实验方法研究动物智能,其中,桑代克是最早这样做的人物之一,也是最有影响的人物之一。

桑代克(Edward Lee Thorndike, 1874-1949)于1895年在卫斯理大学获得文学学士学位后,由于读了詹姆斯的《心理学原理》一书而对心理学很感兴趣,因此,他去到哈佛大学跟着詹姆斯学习,开始研究动物的学习能力。他的实验动物是他自己在租住的房子里孵化和喂养的小鸡。然而,小鸡的一个特点是个头小、叫声大,桑代克的女房东不能忍受小鸡的叫声,她让桑代克要么把小鸡处理掉,要么自己搬出去。日后大名鼎鼎的桑代克,此时却遭遇了如此窘境。詹姆斯了解这一情况后,把他家的地下室腾出来,让桑代克连人带鸡搬进去。桑代克1896年获得第二个文学学士学位。

此后不久,桑代克在另一高人卡特尔(James Mckeen Cattell, 1860-1944世界上第一个心理学教授)举荐下,去哥伦比亚大学当评议员,他还一并带着那些受过良好训练的小鸡。其实,哥伦比亚大学提供实验用的狗和猫,但是桑代克还是继续测验小鸡的学习能力。他用书本摆出迷津,做了一系列的实验研究,结果发现,动物的确能够解决他设计的问题,小鸡所做的,如果是由人来做,就称为智能。因此,他把这些研究写成一本书,书名即为《动物智能》(Thorndike, 1898)。桑代克于1898年获得博士学位,之后去西部保留地大学从教一年,1899年返回哥伦比亚大学,在师范学院工作,一直到1940年退休。

对于他的最著名动物实验来说,桑代克发明了一个被称为迷笼的设备。把一只小猫关进这个小笼,小猫通过做出正确反应,可以逃离笼子。例如,拉动一个线圈,把门闩带出,笼门即开,小猫就可以逃出去,作为奖赏,外面放着小鱼。

桑代克测量正确反应的潜伏期,即,从小猫被关进笼子到它做出正确反应逃出笼子的时间。典型情形是,当小猫第一次面对这个问题时,它毫无目标地挣扎,在笼子里乱抓乱叫,不断探索,直到碰巧做出正确反应,逃出笼子。那么,在随后的实验中,小猫的反应就会逐渐加快,以至最后掌握解决这个问题的方法——只要把小猫放进笼子,它就立即做出正确反应,逃出迷笼。

通过测量这些潜伏期,桑代克能够画出学习曲线,以此显示小猫第一次实验花多长时间逃出去、第二实验花多长时间逃出去,等等。学习曲线随实验次数而逐渐降低,表明小猫做出正确反应是逐渐加快的。然而,令桑代克感到吃惊的是,潜伏期的变化是缓慢的。人们可能预期,经过开始阶段的迷茫,小猫能够突然明白过来,知道逃离笼子必须做什么,此后就能很快这样做。换句话说,潜伏期应当有一个突然的下降,并且此后都保持在低的水平。但是,这并非实际发生的情况。小猫逃离迷笼的时间降低得很慢,需要很多次实验才能逐渐降低。

情况显得是,正确反应由逃离笼子得到小鱼这样的奖赏逐渐强化而来的,而没有得到奖赏的反应逐渐消失。这是桑代克的观点,也就是他著名的效果律——得到奖赏的反应被逐渐铭记下来,随着其后的奖赏而变得越来越强。桑代克认为,这样研究学习,不需要讨论动物“知道”或“明白”什么,只需要讨论它的行动带来奖赏的效果即可(Thorndike et al., 1925)。也就是说,桑代克把学习看做一个过程——在刺激情境与反应之间形成和加强联结的过程。按照他的说法,一个反应后面跟着一个愉快的或满意的结果,就会使反应与相应情境的联结变得更强。这样的反应在相应情境中得到奖赏的次数越多,联结就变得越强。

桑代克也反过来陈述——如果一个反应后跟一个不愉快的结果,那么它与情境的联结就会变弱。不过,他后来抛弃了这个观点。

桑代克还提出了练习律,用来说明实践的效果:一个反应在一种情境中发生得越多,它与这种情境的联结就越强。我们常说“实践出真知”,如果桑代克听了,他会纠正我们:不对,实践成习惯——即,实践形成联结。这种联结可能是正确反应与情境的联系,也可能是错误反应与情境的联系。因此,桑代克指出,练习的性质极为重要,如果练习的是错误反应,那就不要练习!

桑代克在哥伦比亚大学师范学院工作40年后退休。1942年,他回到了哈佛大学,成为詹姆斯讲座教授,以致敬44年前给他提供地下室饲养实验小鸡的恩人(Boring, 1950)。

现在,人们都把小猫的学习形式称为试误,也把桑代克的学习理论称为试误说。无论如何,试误说让我们看到,个人的学习是需要花费较多时间的,要想使个体在反应与情境之间形成联结,必须进行反复练习,而练习的应当是正确反应,而非错误反应。

我们自然容易想到,现实当中还有其他形式的学习,显得与试误非常不同。实际上,心理学家也早已研究了其他形式的学习,提出了其他学习理论,例如,顿悟说、社会学习理论,等。

参考文献

Boring, E. G. (1950). A History of Experimental Psychology (2nd ed.). New York: Appleton-Century-Crofts.

Thorndike, E. L. (1898). Animal Intelligence. New York: Macmillan.

Thorndike, E. L., Bregman, E. O., Cobb, M. V., & Woodyard, E. (1925). The Measurement of Intelligence. New York: Teachers College, Columbia University.



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