《PNAS》:吾们的聪颖从哪来:蜜蜂和人类的视觉学习手段相通吗?

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文献:Avargu è s-Weber,F., N., S. et al. Different mechanisms underlie implicit visual statistical learning in honey bees and humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117 ( 41 ) , 25923-25934 ( 2020 ) .

DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1919387117

导读作者:狗尾巴花

行为已知的动物界中最 " 聪明 " 的动物,人类拥有复杂的认知体系。很众人能够认识不到,当吾们望世界的时候,大脑会主动进走视觉统计学习(visual statistical learning),从大量视觉新闻中挑取规律。实验证据外明,这答当是一个与生俱来的本领。人类会在图像刺激中偏疼益展现频率更高的 " 熟识 " 物体,找到两个刺激物之间的有关,并议定条件(conditions)对刺激物进走展望(expectation)。

自然,发达的视觉体系并非人类独享,很众动物也有,其走为也颇为复杂,比如能够按照地标找路(很众人类还总是找不到路呢)。蜜蜂(honey bee,Apis mellifera)就是一个典型。吾们都清新蜜蜂能够飞到离蜂巢最远的地方采蜜,还能够议定 " 跳舞 "(飞出迥异的图案)进走新闻交流;此前的钻研也外明,蜜蜂能够按照感知规律(perceptual regularities)和抽象有关(abstract relations,比如上下)进走分类(categorization)。这些都表明,蜜蜂的视觉体系比较高级,对视觉新闻的处理能力也较强,那么它们会和人类相通进走主动视觉统计学系吗?它们挑取到的统计新闻与人类相通吗?它们采取的学习手段会和人类相通,是能够性学习(probabilistic learning)吗?

为了探究这些题目的答案,钻研人员对经典的视觉统计学习范式进走了改编,尽能够地将人类和蜜蜂被试的视觉统计学习走为进走了直接比对。原由蜜蜂的添入,以去的无监督(unsupervised)范式必须更改为有监督(supervised)范式。实验人员所以进走了第一个实验,探究这一转折对人类视觉统计学习的影响。

142 名人类被试被随机分配到 " 主动组(active)" 或 " 被动组(被动组)"。每一个幼实验(trial)中,他们会望到如图 1A 所示的两个场景(scene),每个场景中有迥异图案,图案会转折,但并非全无规律可循:有一些图案展现的频率较高(single test),有一些图案往往一首展现(joint test),有一些图案能预示这另一些图案的展现(conditioned test)。主动组的被试接到指使,说两个场景中一个是 " 现在的(target)",一个是 " 作梗(distractor)",请求他们选出 " 现在的 "。固然异国给出进一步的注释,实验过程中被试会收到逆馈,男人的天堂骚视频表明每次选择的对错。他们很快学会了实在追求 " 现在的 "(图 1B)。与之相对,被动组的被试仅必要在每个实验中盯着场景望 6 秒钟就能够。完善这一步后,一切被试都会进走一个测试,在很众图案中选出他们认为熟识的那些。

实验一的效果外明,两组被试都能够实在选出展现频率 / 概率 / 预期较高的图案,表明他们进走了主动视觉统计学习。值得仔细的是,当被请求推想每个图案展现的频率时,被试远大认为它们展现的次数差不众——也就是说,人们异国认识到刺激物暗藏着统计学有关,进一步声援了主动视觉统计学习的存在(图 1C)。

-Avargu è s-Weber et al., PNAS -

由此,钻研人员能够坦然地行使有监督学习(即 " 主动组 ")的效果与蜜蜂进走对比。

在第二和第三个实验中,钻研人员为蜜蜂设计了相通的实验流程,在刺激物的竖立上有肯定区别," 现在的 / 作梗 " 测试中的逆馈也变成了蔗糖 / 奎宁。在实验二中(图 2 左),钻研人员最先确认了蜜蜂能够进走浅易的视觉统计学习,并最后在实验三中(图 2 右)直接比较了人类和蜜蜂的视觉学习走为。其中,第四个测试(图 2 右 A Test 4)是关键测试,它直接对答了人类版本中的条件实验,即某些图案会预示着另一些图案的展现。实验效果外明,尽管蜜蜂能够挑掏出频率和概率新闻,它们无法议定条件来展望图案的展现。同时,学习过程的长短和刺激物的复杂水平(图案差别大幼)也会隐微影响蜜蜂的外现(图 2 右 C)。

钻研人员由此得出初步结论,蜜蜂会进走视觉统计学习,且能够挑取图案的频率、空间位置等新闻。但与人类迥异,蜜蜂无法主动议定条件概率(conditional probability)学习两个元素之间的展望有关(predictability)。

为了进一步证实这一结论,钻研人员议定计算机建模比较了人类和蜜蜂的视觉学习手段。他们发现,人类的学习手段能够被概括为 "基于概率的学习(probabilistic based learning)",而蜜蜂则更方向 "基于计数的学习(counting-based learning)"。这与前述的效果相符,再为结论挑供了声援。

钻研人员指出,这项实验仅仅针对视觉统计学习这一主动自愿、不受主不益看认识限制的形象,并不代外蜜蜂就真的匮乏学习条件概率的能力。与此同时,原由动物实验的稀奇性,实验设计并不克做到无监督(无逆馈),所以不克十足倾轧添强(reinforcement)对效果的影响。不论如何,钻研人员的结论照样是:人类的视觉统计学习手段与蜜蜂迥异,主要在于人类能够主动学习概率并因之作出展望;而这一特性也许便是人类 " 聪颖 " ——高级认知能力——的来源之一。

posted @ 20-10-17 04:21 admin  阅读:

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