LEARNING BY EXAMPLES

Learning by Examples

A    Learning Theory is rooted in the work of Ivan Pavlov, the famous scien­tist who discovered and documented the principles governing how animals (humans included) learn in the 1900s. Two basic kinds of learning or condi­tioning occur, one of which is famously known as the classical conditioning. Classical conditioning happens when an animal learns to associate a neutral stimulus (signal) with a stimulus that has intrinsic meaning based on how closely in time the two stimuli are presented. The classic example of classical conditioning is a dog’s ability to associate the sound of a bell (something that originally has no meaning to the dog) with the presentation of food (something that has a lot of meaning to the dog) a few moments later. Dogs are able to learn the association between bell and food, and will salivate im­mediately after hearing the bell once this connection has been made. Years of learning research have led to the creation of a highly precise learning theory that can be used to understand and predict how and under what cir­cumstances most any animal will learn, including human beings, and eventu­ally help people figure out how to change their behaviours.

B    Role models are a popular notion for guiding child development, but in re­cent years very interesting research has been done on learning by examples in other animals. If the subject of animal learning is taught very much in terms of classical or operant conditioning, it places too much emphasis on how we allow animals to learn and not enough on how they are equipped to learn. To teach a course of mine, I have been dipping profitably into a very interesting and accessible compilation of papers on social learning in mammals, including chimps and human children, edited by Heyes and Galef (1996).

C    The research reported in one paper started with a school field trip to Israel to a pine forest where many pine cones were discovered, stripped to the central core. So the investigation started with no weighty theoretical intent, but was directed at finding out what was eating the nutritious pine seeds and how they managed to get them out of the cones. The culprit proved to be the versatile and athletic black rat,(Rattus rattus), and the technique was to bite each cone scale off at its base, in sequence from base to tip following the spiral growth pattern of the cone.

D    Urban black rats were found to lack the skill and were unable to learn it even if housed with experienced cone strippers. However, infants of urban mothers cross-fostered by stripper mothers acquired the skill, whereas in­fants of stripper mothers fostered by an urban mother could not. Clearly the skill had to be learned from the mother. Further elegant experiments showed that naive adults could develop the skill if they were provided with cones from which the first complete spiral of scales had been removed; rather like our new photocopier which you can work out how to use once someone has shown you how to switch it on. In the case of rats, the young­sters take cones away from the mother when she is still feeding on them, allowing them to acquire the complete stripping skill.

E    A good example of adaptive bearing we might conclude, but let’s see the economies. This was determined by measuring oxygen uptake of a rat strip­ping a cone in a metabolic chamber to calculate energetic cost and compar­ing it with the benefit of the pine seeds measured by calorimeter. The cost proved to be less than 10% of the energetic value of the cone. An acceptable profit margin.

F    A paper in 1996, Animal Behaviour by Bednekoff and Baida, provides a differ­ent view of the adaptiveness of social learning. It concerns the seed caching behaviour of Clark’s Nutcracker (Nucifraga columbiana) and the Mexican Jay (Aphelocoma ultramarina). The former is a specialist, caching 30,000 or so seeds in scattered locations that it will recover over the months of winter; the Mexican Jay will also cache food but is much less dependent upon this than the Nutcracker. The two species also differ in their social structure: the Nutcracker being rather solitary while the Jay forages in social groups.

G    The experiment is to discover not just whether a bird can remember where it hid a seed but also if it can remember where it saw another bird hide a seed. The design is slightly comical with a cacher bird wandering about a room with lots of holes in the floor hiding food in some of the holes, while watched by an observer bird perched in a cage. Two days later, cachers and observers are tested for their discovery rate against an estimated random performance. In the role of cacher, not only the Nutcracker but also the less specialised Jay performed above chance; more surprisingly, however, jay obser­vers were as successful as jay cachers whereas nutcracker observers did no better than chance. It seems that, whereas the Nutcracker is highly adapted at remembering where it hid its own seeds, the social living Mexican Jay is more adept at remembering, and so exploiting, the caches of others.

Học tập bằng ví dụ

A    Thuyết học tập bắt nguồn từ công trình của Ivan Pavlov, nhà khoa học nổi tiếng, người đã khám phá và dẫn chứng bằng tư liệu các nguyên tắc chi phối cách mà động vật (bao gồm cả con người) học vào những năm 1900. Có hai kiểu học cơ bản hay điều kiện hóa xuất hiện, nổi tiếng trong số đó là điều kiện hóa cổ điển. Điều kiện hóa cổ điển xảy ra khi một con vật học cách liên tưởng giữa tác nhân kích thích trung tính (tín hiệu) với một tác nhân kích thích tự nhiên dựa trên mức độ gần nhau về thời gian của hai kích thích được hình thành. Ví dụ điển hình về điều kiện hóa cổ điển là khả năng của chó liên tưởng âm thanh của tiếng chuông (thứ mà ban đầu không có ý nghĩa đối với chó) với việc xuất hiện thức ăn (thứ có ý nghĩa rất nhiều đối với chó) sau đó ít lâu. Con chó có thể học được mối liên hệ giữa tiếng chuông và thức ăn, nó sẽ chảy nước dãi ngay sau khi nghe thấy tiếng chuông ngay khi kết nối này đã được thực hiện. Nhiều năm nghiên cứu về học tập đã tạo ra một lý thuyết học tập chính xác cao có thể được sử dụng để hiểu và dự đoán cách thức và những trường hợp mà hầu hết mọi loài động vật sẽ học, bao gồm cả con người và cuối cùng giúp con người tìm ra cách thay đổi hành vi của chúng.

B    Mô hình vai trò là một khái niệm phổ biến để hướng dẫn sự phát triển của trẻ em, nhưng những năm gần đây, một nghiên cứu rất thú vị đã được thực hiện về việc học tập thông qua các ví dụ ở các loài động vật khác. Nếu chủ đề về việc học ở động vật liên quan tới điều kiện hóa cổ điển hoặc điều kiện hóa từ kết quả được dạy rất nhiều, thì nó lại chú trọng quá nhiều vào cách chúng ta cho phép các con vật học mà không đủ chú trọng vào việc chúng được trang bị cho học tập như thế nào. Để dạy một khóa học của mình, tôi đã tìm hiểu sâu về một bộ tài liệu rất thú vị và dễ tiếp cận về học tập xã hội ở động vật có vú, bao gồm cả tinh tinh và trẻ em, được biên tập bởi Heyes và Galef (1996).

C    Nghiên cứu được báo cáo trong một tài liệu bắt đầu với một chuyến đi thực tế của trường tới một khu rừng thông ở Israel, nơi nhiều nón thông được tìm thấy, đã bị bóc đến lõi trung tâm. Vì vậy, cuộc khảo sát đã bắt đầu mà không đặt nặng vấn đề lý thuyết, chỉ hướng vào việc tìm hiểu loài nào đang ăn những hạt thông bổ dưỡng này và cách chúng xoay sở để lấy hạt ra khỏi nón như thế nào. Thủ phạm được chứng minh là loài chuột đen linh hoạt và khỏe mạnh, (Rattus ridus), và kỹ thuật của chúng là cắn từng vảy nón ở gốc của nó, trình tự từ gốc đến ngọn theo kiểu phát triển xoắn ốc của hình nón.

D    Người ta phát hiện ta rằng những con chuột đen ở thành thị thiếu kỹ năng và cũng không thể học nó ngay cả khi được ở cùng với những con chuột chuyên cắn nón thông có kinh nghiệm. Tuy nhiên, con non của chuột mẹ thành thị được nuôi dưỡng bởi những chuột mẹ có kinh nghiệm cắn nón thông lại có được kỹ năng này, trong khi con non của chuột mẹ chuyên cắn nón thông được nuôi bởi những chuột mẹ thành thị lại không có. Rõ ràng kỹ năng này phải được học từ chuột mẹ. Các thí nghiệm khác cho thấy rằng những người trưởng thành ngây thơ có thể phát triển kỹ năng nếu họ được cung cấp các nón mà vòng xoắn vảy hoàn chỉnh đầu tiên đã được lấy ra; giống như máy photocopy mới của chúng tôi, bạn có thể tìm ra cách sử dụng sau khi ai đó đã chỉ cho bạn cách bật nó lên. Trường hợp ở chuột, những con chuột non lấy nón từ chuột mẹ khi con mẹ vẫn đang cho chúng ăn, để chúng có được kỹ năng bóc vảy nón hoàn chỉnh.

E    Chúng ta có thể kết luận một ví dụ điển hình về khả năng thích ứng, nhưng hãy nhìn vào tính kinh tế. Điều này được xác định bằng cách đo sự hấp thụ oxy của một con chuột đang bóc nón thông trong một buồng trao đổi chất để tính toán chi phí năng lượng và so sánh nó với lợi ích của hạt thông được đo bằng nhiệt lượng kế. Chi phí được chứng minh là nhỏ hơn 10% giá trị năng lượng của nón. Một mức lợi nhuận chấp nhận được.

F    Một bài báo vào năm 1996, hành vi động vật của Bednekoff và Baida, cung cấp một cái nhìn khác về tính thích nghi của việc học tập xã hội. Nó liên quan đến hành vi lưu trữ hạt của chim bổ hạt Clark – Clark’s Nutcracker (Nucifraga columbiana) và Mexican Jay (Aphelocoma ultramarina). Chim bổ hạt Clark là một chuyên gia, lưu trữ khoảng 30.000 hạt ở các vị trí rải rác mà nó sẽ tìm lại trong những tháng mùa đông; Mexican Jay cũng sẽ lưu trữ thức ăn nhưng ít phụ thuộc vào điều này hơn nhiều so với Nutcracker. Hai loài cũng khác nhau về cấu trúc xã hội của chúng: Nutcracker khá đơn độc trong khi Jay kiếm ăn theo nhóm xã hội.

G    Thí nghiệm không chỉ nhằm khám phá xem chim có thể nhớ nơi nó đã giấu hạt hay không mà còn xem liệu nó có thể nhớ nơi một con chim khác giấu mà nó đã nhìn thấy hay không. Mô hình thử nghiệm có chút hài hước với cảnh một chú chim đi lại trong một căn phòng có nhiều lỗ trên sàn cất giấu thức ăn trong một số lỗ, trong khi đó một con chim khác đang đậu trong lồng quan sát nó. Hai ngày sau, con chim giấu thức ăn và con chim quan sát được kiểm tra tỷ lệ phát hiện thức ăn của chúng so với hiệu suất ngẫu nhiên ước tính. Trong vai trò của con chim giấu thức ăn, không chỉ Nutcracker mà cả Jay ít chuyên môn hơn cũng nhớ được hơn là ngẫu nhiên; tuy nhiên, đáng ngạc nhiên hơn là những con chim quan sát Jay cũng nhớ được tốt như con Jay giấu thức ăn, trong khi con chim quan sát Nutcracker tìm được nơi cất giấu là do sự ngẫu nhiên. Có vẻ như, trong khi Nutcracker thích nghi cao trong việc ghi nhớ nơi nó giấu hạt của mình, thì Mexican Jay sống và kiếm ăn theo đàn lại thành thạo hơn trong việc ghi nhớ và vì vậy khai thác những nơi giấu thức ăn của những con khác.