試錯學習

試錯學習

試錯學習指的是動物在反覆過程中完成學習。如小鳥的啄食成功率隨年齡而增加。研究者對渦蟲、蚯蚓、螞蟻、蜜蜂、魚類、鳥類等動物進行試錯實驗,發現它們均有試錯學習行為。

簡介

動物在自然條件下的學習,很少只涉及一種條件反射類型, 往往是兩種條件反向類型型和型一起發生, 並以型條件反射, 即操作條件反射為主。索普(W.H.Thorpe)就把這種學習過程稱為嘗試一錯誤學習(trial and error learning),簡稱試一錯學習。這種學習是在動物的欲求行為期間由於得到報償而在一種刺激或場合和一種活動之間所建立的聯繫,刺激和活動都發生在得到報償之前,動物必須先有某種欲求動機。

鳥類的試錯學習

鳥類的覓食行為有很強的適應能力,如果它們通過覓食活動找到了食物的隱蔽場所, 那么以後就會經常到那裡去。它們也能很快地學會迴避有毒的食物,而且在很長一個時期內都不去吃這種食物如有毒的王蝶。鳥類的辨識能力也很強,鳥類回巢需要辯認地形地物, 鳥類遷飛則依賴於星空信息的貯存。

行為學家曾用家鴿做過很多試驗,家鴿在斯金納箱中為了得到報償可以學會啄一個機關,就像大白鼠為了得到報償去壓桿一樣。在早期設計的斯金納箱中,動物可以用各種不同的方法解決同一問題。例如可以把鳥關在一個大籠子裡讓它取食盒子中的食物,然後再把食物盒關閉。但是要想再打開食物盒,鳥就必須去拉或者去壓一根崩緊在兩個支持物之間的繩子。有幾種鳥能夠學會自己開盒子,但方法不同,有的是用嚎或爪拉繩子, 有的是用頭壓繩子,還有的鳥能學會飛落在繩子上靠身體的重量壓繩開盒。這些行為都是典型的試一錯學習,起初為了打開盒子它們需要做很多不適當的活動,但是在碰巧取得幾次成功之後,它們就能逐漸學會較快和較省力的開盒方法。家麻雀,也很善於應付和解決各種問題,它們時而大膽地接近人,時而又害怕地躲避人,它們是少數能夠成功地與人類和諧共處的野生動物之一。

鳥類的活動範圍很大,用迷宮做試驗似乎不太合適,但是訓練鴿子走迷宮卻很容易,在某些方面, 它們的表現比大白鼠還要好,不過它們一旦學會了走一種迷宮,當情況發生變化時,它們就很難適應。一般認為,鴉科鳥類的智力最發達,這些鳥類能夠解決很多困難問題。例如讓它隔著一個屏障看到兩個盒子,其中一個盒子裡有食物,另一個沒有,並且讓兩個盒子朝相反的方向移動。在這種情況下,每隻鳥為了得到食物就必須從適當的方向繞過屏障,鴉科鳥類都能做得很好,但鴿子和公雞卻不能解決這一問題。不過在其他一些智力測驗中,鴿子和公雞也有良好表現。

蜜蜂的試錯行為

R.門澤爾及其同事利用蜜蜂的色覺特性研究了蜜蜂的學習和記憶能力。他們在離峰箱40m的地方擺1張桌子,桌上放3個圓玻璃盤,每個盤下都可用有色燈泡照亮。訓練時先把中間盤子用黃燈光照亮,蜜蜂來採食時可吸食2mol/l濃度的蔗糖液,每隻受訓的蜜蜂都作好標記,以便辨認。訓練1隻蜜蜂到黃色玻璃盤採食以後,當它下次再來採食時,把中間玻璃盤下的黃色燈泡關掉,而把兩側玻璃盤下的燈泡點亮,其中一個是黃色,一個是藍色。以前的試驗已經表明,蜜蜂對這兩種顏色都沒有偏愛,如果讓只未受過訓練的蜜蜂在這兩種顏色之間進行選擇,那么每種顏色被選中的機率各為一半。但是,1隻受過上述訓練的蜜蜂則到黃色玻璃盤中採食的機率較高。經過5次訓練後, 蜜蜂選擇黃色的機率可達到。

Menzel及其同事在對上述試驗進行分析後還發現了以下幾點規律:

(1)不同報償對蜜蜂習性形成的影響蜜蜂所吸食的糖液量對所形成的習性強度沒有影響,但每次吸食的持續時間卻很重要。如果每次只讓蜜蜂吸食2s,那么它們只在得到報償後的前4min保持較高的正確反應率,此後,新習性便明顯消退。如果每次的吸食時間是15-30s,那么在得到報償以後4min, 正確反應率仍可增加,儘管此後已經不再訓練。

(2)蜜蜂的記憶力:如果在兩種顏色中選一種顏色給予3次報償,當兩周后再進行測驗時, 蜜蜂仍記得這種顏色, 其正確反應率大約是80%。

(3)信息存貯期:在訓練蜜蜂時發現,要想使刺激顏色生效,該刺激必須在蜜蜂得到報償糖液前2s被看到,否則蜜蜂一旦降落在食物盤上再給予刺激顯示顏色, 訓練就會毫無成效。可見,在蜜蜂得到報償以前有一個短暫的信息存貯期,行為學家稱之為感覺記憶。

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