Learning Theory
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 condition. 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 for 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 behaviors.
Lý thuyết học tập có nguồn gốc từ công trình của Ivan Pavlov, nhà khoa học nổi tiếng đã phát hiện và ghi chép các nguyên tắc điều khiển cách thức học tập của động vật (bao gồm cả con người) vào những năm 1900. Có hai loại học tập hay điều kiện hóa cơ bản xảy ra, trong đó một loại được biết đến rộng rãi là điều kiện hóa cổ điển. Điều kiện hóa cổ điển xảy ra khi một động vật học cách liên kết một kích thích trung tính (tín hiệu) với một kích thích có ý nghĩa vốn có, dựa trên khoảng cách thời gian gần nhau khi hai kích thích được trình bày. Ví dụ kinh điển của điều kiện hóa cổ điển là khả năng của con chó khi liên kết tiếng chuông (một thứ vốn ban đầu không có ý nghĩa đối với chó) với việc trình bày thức ăn (một thứ có ý nghĩa rất lớn đối với chó) chỉ sau vài khoảnh khắc. Chó có thể học được mối liên kết giữa chuông và thức ăn và sẽ chảy nước miếng ngay sau khi nghe tiếng chuông khi mối liên kết này đã được hình thành. Nhiều năm nghiên cứu về học tập đã dẫn đến việc xây dựng nên một lý thuyết học tập vô cùng chính xác, có thể được sử dụng để hiểu và dự đoán cách thức và trong những hoàn cảnh nào hầu hết bất kỳ loài động vật nào (bao gồm cả con người) sẽ học, và cuối cùng giúp con người tìm ra cách thay đổi hành vi của mình.
B. Role models are a popular notion for guiding child development, but in recent years very interesting research has been done on learning by example 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.
Hình mẫu làm gương là một khái niệm phổ biến để hướng dẫn sự phát triển của trẻ em, nhưng trong những năm gần đây đã có rất nhiều nghiên cứu thú vị về việc học tập thông qua ví dụ ở các loài động vật khác. Nếu chủ đề học tập của động vật được giảng dạy chủ yếu theo điều kiện hóa cổ điển hoặc điều kiện hóa hoạt động, thì nó sẽ quá chú trọng vào cách chúng ta cho phép động vật học mà không đủ tập trung vào cách chúng được trang bị để học. Để giảng dạy một khóa học của mình, tôi đã tận dụng một tuyển tập bài báo 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 con người, được biên tập bởi Heyes và Galef.
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.
Một nghiên cứu được báo cáo trong một bài báo bắt đầu từ một chuyến tham quan của trường đến Israel, đến một khu rừng thông nơi đã phát hiện ra nhiều quả thông, được bóc bỏ lớp vỏ bên ngoài để lộ ra lõi trung tâm. Vì vậy, cuộc điều tra không khởi đầu với một ý định lý thuyết nặng nề mà được hướng đến việc tìm hiểu xem thứ gì đang ăn những hạt thông bổ dưỡng và làm thế nào để lấy chúng ra khỏi quả thông. Kẻ “phạm tội” được xác định là con chuột đen linh hoạt và nhanh nhẹn (Rattus rattus) và kỹ thuật của chúng là cắn từng tấm vảy của quả thông từ đáy, theo trình tự từ đáy đến đỉnh, theo mô hình tăng trưởng xoắn ốc của quả thông.
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 to 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 naïve 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.
Người ta phát hiện ra rằng những con chuột đen đô thị thiếu kỹ năng này và không thể học được, ngay cả khi chúng được nuôi dưỡng cùng với những con chuột đã có kinh nghiệm bóc vảy thông. Tuy nhiên, những con non của các bà mẹ đô thị được nuôi dưỡng bởi các bà mẹ có kỹ năng bóc vảy thông lại có thể học được kỹ năng đó, trong khi những con non của các bà mẹ có kỹ năng bóc thông được nuôi bởi bà mẹ đô thị thì không thể học được. Rõ ràng, kỹ năng này phải được học từ mẹ. Các thí nghiệm tinh tế tiếp theo cho thấy rằng những con người lớn chưa có kinh nghiệm có thể phát triển được kỹ năng này nếu được cung cấp những quả thông mà từ đó vòng xoắn hoàn chỉnh đầu tiên của các tấm vảy đã bị loại bỏ, khá giống với chiếc máy photocopy mới của chúng ta – bạn có thể tìm hiểu cách sử dụng nó khi có người chỉ cho bạn cách bật máy lên. Trong trường hợp của chuột, những con non lấy quả thông khỏi mẹ khi bà mẹ vẫn đang ăn chúng, cho phép chúng tiếp thu toàn bộ kỹ năng bóc vảy thông.
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 the energetic cost and comparing it with the benefit of the pine seeds measured by the calorimeter. The cost proved to be less than 10% of the energetic value of the cone. An acceptable profit margin.
Một ví dụ điển hình về khả năng thích ứng có thể được rút ra, nhưng hãy cùng xem xét khía cạnh kinh tế. Điều này được xác định bằng cách đo lượng oxy hấp thụ của một con chuột khi bóc quả thông trong một buồng trao đổi chất để tính toán chi phí năng lượng và so sánh nó với lợi ích của những hạt thông được đo bằng máy đo nhiệt lượng. Chi phí năng lượng này được chứng minh là dưới 10% giá trị năng lượng của quả thông – một biên lợi nhuận chấp nhận được.
F. A paper in 1996 Animal Behavior by Bednekoff and Balda provides a different view of the adaptiveness of social learning. It concerns the seed caching behavior of Clark’s nutcracker (Nucifraga Columbiana) and the Mexican jay (Aphelocoma ultramarine). The former is a specialist, catching 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.
Một bài báo đăng trên tạp chí Animal Behavior năm 1996 của Bednekoff và Balda đưa ra một góc nhìn khác về tính thích ứng của học tập xã hội. Bài báo này liên quan đến hành vi lưu trữ hạt giống của loài hót sồi của Clark (Nucifraga Columbiana) và loài chim jay Mexico (Aphelocoma ultramarine). Loài hót sồi là một loài chuyên gia, bắt được khoảng 30.000 hạt giống ở nhiều địa điểm rải rác mà nó sẽ thu hồi trong suốt những tháng mùa đông, trong khi loài chim jay Mexico cũng lưu trữ thức ăn nhưng phụ thuộc vào việc này nhiều hơn so với loài hót sồi. Hai loài này cũng khác nhau về cấu trúc xã hội: loài hót sồi có xu hướng sống đơn độc, trong khi loài chim jay tìm kiếm thức ăn theo nhóm xã hội.
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 nutcracker but also the less specialized 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.
Thí nghiệm nhằm khám phá không chỉ xem một con chim có nhớ nơi nó giấu hạt giống hay không mà còn xem nó có nhớ nơi mà nó chứng kiến con chim khác giấu hạt giống hay không. Thiết kế của thí nghiệm có phần hài hước khi một con chim lưu trữ đi lang thang trong một căn phòng với nhiều lỗ trên sàn, giấu thức ăn ở một số lỗ, trong khi một con chim quan sát ngồi trên lồng theo dõi. Hai ngày sau, các con chim lưu trữ và chim quan sát được kiểm tra tỷ lệ phát hiện của chúng so với hiệu suất ngẫu nhiên ước tính. Ở vai trò là chim lưu trữ, không chỉ loài hót sồi mà cả loài chim jay kém chuyên môn hơn đều cho kết quả trên mức may rủi; điều đáng ngạc nhiên hơn, các con chim quan sát jay lại thành công như các con chim lưu trữ jay, trong khi các con chim quan sát hót sồi không khác gì may rủi. Dường như, trong khi loài hót sồi có khả năng ghi nhớ nơi chúng giấu hạt giống của mình rất tốt, thì loài chim jay sống theo bầy xã hội lại thành thạo hơn trong việc ghi nhớ và khai thác các chỗ giấu thức ăn của người khác.