Интернет: новые возможности и перспективы – людям!

Всероссийский Фестиваль интернет-проектов

«Новая Реальность»
 
 
 
 
 
 
 

График проведения Фестиваля

25 ноября 2008
Москва
Церемония вручения Премии Рунета 2008
23 декабря 2008
Москва
Итоги 2008 года
1-4 апреля 2009
Москва
Российский интернет-форум

Обезьяны отличают слова от неслов

До последнего времени считалось, что способность к чтению возможна лишь при наличии уже приобретенного языкового опыта. Французские ученые задались целью проверить, возможен ли орфографический анализ при отсутствии такого опыта. Для этого они обучали павианов отличать английские слова от бессмысленных сочетаний букв («неслов»). Эксперименты показали, что обезьяны способны отличать новые слова от неслов на основании приобретенного опыта. Причем чем более неслово было похоже на слово, тем чаще обезьяны ошибались.

Что такое чтение? Это сложный процесс, который начинается с получения зрительной информации из написанного текста и заканчивается воспроизведением звуков (фонологией) и пониманием значений (семантикой) слов. Относительно много исследований было посвящено обработке орфографической информации высшими отделами головного мозга. В частности, известно, что в орфографическом анализе задействованы нейрональные структуры левой вентральной зрительной коры головного мозга, которая отвечает также за анализ распознавания объектов и лиц. В то же время, не очень много изучалось распознавание написанных слов как зрительных объектов. Согласно общепринятым теориям чтения, орфографический анализ представляет собой продолжение приобретенных лингвистических способностей в рамках родного разговорного языка (или языка жестов у глухих). Действительно, обучение чтению языка, основанного на алфавитных знаках, подразумевает установление ассоциаций между буквами и слогами (графемами) и элементарными звуками языка (фонемами). После установления этих связей легко перейти к озвучиванию целого слова и пониманию значения написанного. Поскольку считалось, что для орфографического анализа требуется ранее приобретенный языковой опыт, то предполагалось, что научиться читать можно лишь при соответствующем развитии высших отделов головного мозга, характерном для Homo sapiens.

Французские ученые из образованного в этом году Института изучения мозга и языка (Brain and Language Research Institute) в Марселе поставили задачу проверить эту гипотезу на гвинейских павианах, Papio papio. Используя новую тестовую компьютеризованную программу с сенсорным экраном, они дрессировали шесть обезьян отличать английские слова из четырех букв (например, DONE, LAND, THEM, VAST) от бессмысленных сочетаний из четырех букв, или «неслов» (например, DRAN, LONS, TELK, VIRT). Все неслова состояли из трех согласных и одной гласной; в несловах использовались комбинации букв (биграммы), также встречающиеся и в предъявляемых словах. Однако частота биграмм была минимальна в несловах и максимальна в словах, поэтому слово можно было отличить от неслова на основании простой статистической связи между буквами. Слова и неслова предъявлялись обезьянам в случайном порядке по 100 раз. Каждая 100‑разовая сессия состояла из 25 предъявлений нового слова для обучения, 25 предъявлений ранее выученных слов и 50 неслов. Слово считалось выученным, если оно правильно выбиралось более чем в 80% предъявлений. Обезьяны отвечали, касаясь разных фигур на сенсорном экране — креста в случае слова и овала в случае неслова (рис. 1), и получали еду в качестве вознаграждения за правильный ответ.
 

Рис. 1. Схема эксперимента. Обезьянам предъявляли на экране слово или «неслово» (бессмысленное сочетание четырех букв). Животное должно было коснуться сенсорного экрана и нажать крест или овал в случае предъявления слова или неслова соответственно. После правильного ответа обезьяне предъявляли пустой экран и давали еду, в случае неправильного ответа перед обезьяной загорался зеленый экран. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Через полтора месяца дрессировки обезьяны могли отличать десятки слов (минимальное число — 81 слово для павиана VIO; максимальное — 308 слов для павиана DAN) от 7832 неслов с аккуратностью 75% (рис. 2). Это само по себе можно считать примечательным результатом, учитывая степень сходства слов и неслов. Кроме того, была найдена корреляция между средней частотой биграмм и успешностью распознавания слов, что означало, что обезьяны использовали статистическую связь между буквами. И что удивительно: слова, увиденные впервые уже обученной обезьяной, вызывали достоверно меньше неправильных ответов, чем неслова. Это означает, что павианы использовали знания, приобретенные в процессе обучения, и опять же, определяли вероятность сочетаний букв, характерных для слов и неслов.
 

Рис. 2. Успех распознавания слов (А) и «неслов» (В) для 30 раундов предъявлений, по 2000 последовательных предъявлений в каждом раунде. Разными цветами обозначены результаты у разных обезьян, участвовавших в экспериментах. Из рисунков видно, что уровень точности определения слов и неслов в среднем достигал 75%. Число выученных слов различалось у разных обезьян, от 81 слова у VIO до 308 у DAN. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Результаты оказались еще более удивительными, когда авторы посчитали связь между точностью определения неслов и их орфографическим сходством со словами, которые обезьяны уже выучили (рис. 3А). Орфографическое сходство измеряли по стандартному методу, используемому в информационной теории. Для каждого неслова считали число буквенных вставок, выпадений и замен, необходимых для трансформации неслова в слово, и определяли среднее из 20 самых низких значений как OLD20. Таким образом, чем меньше было значение OLD20, тем больше оказывалось орфографическое сходство между несловом и известными уже словами. Зависимость этого показателя от точности правильного ответа оказалась линейной у всех обезьян, хотя корреляция варьировала от 0,76 у павиана DOR до 0,91 у павиана VIO (рис. 3А). Похожая линейная зависимость была ранее обнаружена и у людей, правда в ином масштабе по обеим осям координат (рис. 3В).
 

Рис. 3. Зависимость точности определения неслов от орфографического сходства между несловом и известным словом у павианов (А) и людей (В). Орфографическое сходство измеряли как OLD20 (cм. текст). Чем меньше величина OLD20, тем больше неслово похоже на слово, и тем вероятнее ошибка при распознавании. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Что же принципиально нового дают проведенные исследования? Конечно, мы видим, что наши дальние родственники не способны научиться читать, если строго следовать определению слова «чтение»: ни произнести, ни понять смысл предъявляемого слова они никак не могут. Но эти эксперименты приводят к двум важным заключениям. Во‑первых, они показывают, что статистическое обучение есть универсальный механизм, свойственный не только человеку. Эта способность лежит в основе обучения категориям высшего порядка и ускоряет эволюцию языков. Во‑вторых, полученные результаты говорят о том, что орфографический анализ хотя бы частично может осуществляться с использованием общих принципов анализа зрительных объектов, характерных для обезьян и человека. То есть оказывается, что мозг обезьян лучше подготовлен к анализу написанных слов, чем считалось ранее, а это является важным дополнительным шагом к пониманию эволюции человека.

Источник: Jonathan Grainger, Stéphane Dufau, Marie Montant, Johannes C. Ziegler, Joël Fagot. Orthographic Processing in Baboons (Papio papio) // Science. 2012. V. 336. P. 245–248.

Источник: http://elementy.ru/

 

Организаторы:

Информационные партнеры:

Обратная связь © 2010 - РА "Позитив". При использовании материалов ссылка на www.novreal.ru обязательна.