Б. Ф. Скиннер: Как измерить поведение

Иногда теориями называют важные для науки основные предположения. Например, процессы в природе упорядочены, а не хаотичны. Еще некоторые утверждения являются теориями потому, что не являются фактами. Ученый может предположить результат эксперимента до его проведения. Делать прогноз и излагать результаты можно в одних и тех же терминах — разница только в степени достоверности. Эмпирические данные всегда отчасти теоретичны, поскольку доказательства никогда не бывают полными, а все прогнозы, вероянтно, так или иначе на что-то оприаются.

В этой статье теория означает любое объяснение наблюдаемого факта, которое отсылает к событиям на другом уровне наблюдения, описанным в других терминах и, если вообще измеренными, то в других величинах.

Три типа теорий научения соответствуют этому определению. Первый, самый характерный, — из области физиологической психологии. Все слышали о предполагаемых изменениях, которые происходят в нервной системе во время научения: синаптические связи формируются и разрушаются, электрические поля распадаются и образуются, ионы концентрируются и диффузируют. Для нейрофизиологии такие утверждения необязательно являются теориями, но для науки о поведении все утверждения о нервной системе — это теории, поскольку они не выражены в тех же терминах и не могут быть подтверждены теми же методами наблюдения, что и подлежащие объяснению поведенческие факты.

Второй тип теорий научения, метод прямого наблюдения, на практике не далеко ушел от первого, но его принимают реже. Такие теории всегда преобладали в области человеческого поведения. Они отсылают к ментальным событиям: «Поведение организма меняется, потому что он находит что-то приятным или ожидает что-то». Для психологов, которые используют в объяснениях ментализм, приведенные в пример события не являются теориями, как синаптические связи для нейрофизиолога. Для науки о поведении ментальные события — это теории для объяснения поведения. Поведение — явление естественное, а не ментальное.

Третий тип теорий научения содержит не наблюдаемые напрямую события. Предложение заменить «центральную нервную систему» на «концептуальную нервную систему» могут воспринять всерьез — теоретики говорят о нервной системе не как о реальной структуре с физиологическими или биохимическими процессами, а только как о системе с определенным динамическим результатом. Такие теории быстро приумножаются, но это происходит и с параллельными операционализированными версиями ментальных событий.

Определение ожидания в терминах поведения позволяет уйти от психофизического дуализма и связанной с ним проблемы наблюдения ментальных событий. Но теории третьего типа не замечают, что объясняют поведение им же самим, только в иной формулировке, замаскированной характерными терминами.

Например, аксиомы не могут стать фактами. Из них можно вывести теоремы, которые можно подтвердить, как предварительные утверждения о поведении. Но теоремы — не теории, а аксиомы — всегда теории.

Эта статья не пытается показать, что теории в принципе не пригодны для научного изучения, или что включенные в них события вовсе не происходят и их невозможно изучать соответствующим науками. Было бы глупо отрицать достижения таких теорий в истории науки.

Однако отказ от них в области научения имеет практические последствия. Наука о поведении должна изучать поведение в его связи с доступными для манипуляции переменными. Физиологические, ментальные или концептуальные теории говорят о промежуточных этапах в таких связях. Но они не побуждают искать и изучать контекстуальные переменные. Когда поведение приписывают нервным или ментальным событиям, реальным или гипотетическим, то сразу же забывают, что их все еще нужно объяснить.

«Животное ведет себя так потому, что ожидает еду» — формулировка заменяет необходимость объяснить поведение необходимостью объяснить ожидание, задачей столь же, если не более сложной. Но на возможность дальнейшего исследования закрывают глаза, принимая ответы из теории. Функция теорий научения не в предложении исследовательской программы, а в создании ложного чувства безопасности, удовлетворением статусом-кво.

Усилия на теоретические исследования могут быть напрасными. Теория является ценной не тогда, когда порождает исследование, но когда само исследование имеет ценность. Из теорий следует много бесполезных экспериментов, они требуют много энергии и навыка. Многие теории отвергают, большая часть связанных с ними исследований останавливают. Это было бы оправдано, если бы продуктивное исследование действительно бы требовало теорию, как это часто заявляют. Утверждают, что без теории исследование потеряет цель и четкую организацию.

Такой взгляд поддерживают психологические тексты, которые берут пример с логики, а не с эмпирической науки. Они описывают мышление как процесс, непременно включающий в себя гипотезы, дедукцию, экспериментальную проверку и подтверждение. Но большинство ученых на самом деле работают не так. Важные эксперименты можно разрабатывать другим образом, который более коротким путем будет вести к информации, накоплением которой занимается наука.

Альтернативы заслуживают внимание. Чего можно достичь без теорий? Как выглядит иная научная активность? Как выглядит текущая озабоченность теориями с точки зрения альтернативных практик?

Будет непоследовательным пытаться ответить на этот вопрос на теоретическом уровне. Поэтому обратимся к экспериментальному материалу из трех областей, в которых теории научения пользуются популярностью, и таким образом конкретизируем вопросы.

Что на самом деле происходит с организмом во время научения — непростой вопрос. Те, кого интересует научное изучение поведения настоят на том, что научение — это изменения в поведении, но они избегают прямых отсылок к конкретным действиям.

• Научение — это адаптация к ситуации. Но чем адаптация является по-существу? Речь идет о данных или о выводе из них?
• Научение — это улучшение. Но улучшение в чем и относительно чего?
• Научение — это восстановление равновесия. Но что это за равновесие и откуда оно возникло?
• Научение — это решение проблемы. Но каковы физические измерения проблемы или решения?

Такие определения показывают нежелание принять наблюдаемые события в эксперименте с научением за основную единицу данных. Конкретные наблюдения слишком просты. Если общее число ошибок снизилось, то сложно сказать, что это и есть само научение, а не его результат. Поведение организма соответствует критерию десяти успешных проб, но произвольный критерий противоречит представлениям об общности научения.

В этот момент вступает теория. Если во время научения изменяется не время, необходимое для того, чтобы выбраться из коробки, а прочность связи, проводимость нервной системы или возбуждающий потенциал привычки, то проблемы, кажется, исчезают. Ускоренное нахождение выхода из камеры нельзя назвать научением, это просто поведение. Научение происходит где-то еще, в другой системе измерений. И хотя необходимое время зависит от произвольных условий, периодически варьируется и подвержено изменениям величин, исследователи уверены, что сам по себе процесс научения стабилен, упорядочен и находится вне погрешностей измерений. Ничто так хорошо не иллюстрирует использование теории, как избегание конкретных данных.

Но необходимо вернуться к наблюдаемой единице данных. Если научение — это действительно тот процесс, за который его принимают, то при изучении он должен показывать себя никак иначе. У единиц измерения должны быть соответствующие и сопоставимые характеристики, даже если основополагающий процесс принадлежит другой системе измерений.

Трудно искать продуктивные экспериментальные ситуации, особенно в контексте следующих ограничений. Недостаточно показать упорядоченное изменение в поведении средней крысы, обезьяны или ребенка, поскольку научение — это процесс в поведении индивида. Недостаточно зафиксировать начало и конец процесса научения или несколько отдельных этапов, поскольку серия поперечных срезов не даст полную картину растянутого во времени процесса. Измерения изменений должны вытекать из самого поведения, они не должны быть основаны на внешнем суждении об успехе, неудаче или критерии завершенности. Если рассматривать исследования сквозь призму этих требований, то теоретический процесс кажется менее оправданным.

Например, интенсивность поведения может не изменяться соответствующим образом. В респондентном поведении наблюдают прогрессирующее повышение интенсивности реакции во время научения. Но человек не говорит громче по мере овладевания вербальным репертуаром, а крыса не нажимает на рычаг сильнее в процессе обусловливания. В оперантном поведении интенсивность реакции меняется значительно, только когда ее дифференциально подкрепляют.

Появление правильной реакции в соперничестве с неправильной — это другая единица данных, которую часто используют в исследовании научения. Лабиринт и оперантная камера дают результаты, которые можно свести к таким терминам. Но поведенческое соотношение правильного и неправильного не приводит к непрерывно меняющемуся измерению в отдельном эксперименте на отдельном организме. Момент, в котором одна реакция преобладает над другой, не отражает полную историю изменений. Усреднение кривых из групповых проб или организмов не решает эту проблему.

Большинство оперантов происходят в отсутствие релевантного стимула. Реакция может появиться до предъявления стимула. Нельзя разобраться с этим блокировкой рычага, чтобы крыса не могла нажимать на него пока не предъявлен стимул — едва ли можно довольствоваться временными связями, навязанными собственными же ожиданиями.

С аналогичными проблемами сталкивается время реакции на беговой дорожке. Дверь камеры открывают и замеряют время до того, как крыса покинула камеру. Открытие двери — это не только стимул, но и изменение в ситуации, которое делает возможной первую реакцию. Измерение времени в этом случае уже сложнее и требует другой формулировки.

Многое зависит от поведения крысы в момент предъявления стимула. Некоторые экспериментаторы ждут, пока она повернется лицом к двери, но это вмешательство в измерение. С другой стороны, если дверь открывают независимо от поведения крысы, то происходит обусловливание ожидания. Крыса проводит больше времени рядом с дверью, повернувшись лицом к ней. В результате она тратит меньше времени на выход из клетки, но не из-за сокращения времени реакции, а из-за обусловливания ожидания.

Время реакции отдельного организма не следует простому процессу научения. Релевантные данные об этом были получены из обширного изучения времени реакции.

Голубь в камере обусловлен клевать встроенный в стене диск. Подкрепление происходит предъявлением воронки с едой под диском. Если реакции подкрепляют только после предъявления стимула, то в других случаях они исчезнут. Наименьшее время реакций происходит при дифференциальном подкреплении, которое сразу следует за стимулом.

Но реакции могут быть быстрыми без дифференцированного подкрепления. Исследование показывает, что это связано с развитием эффективного ожидания: птица начинает занимать удобную для клевания диска позицию. При оптимальных условиях, без дифференцированного подкрепления, среднее время между предъявлением стимула и реакцией составляет примерно 1/3 секунды. Это не латентный период рефлекса — поскольку стимул дискриминативный, а не провоцирующий — а пример задержки в изучении научения. Измерение не меняется непрерывно или упорядоченно. Если давать птице больше еды, то это создает контекст, в котором она реже реагирует. Но происходящие реакции показывают приблизительно ту же временную связь со стимулом (средний график на рис. 1).

Особенно интересно угасание, в его случае время реакции нестабильно, поскольку отсутствие подкрепления — это эмоциональное состояние. Одни реакции происходят раньше, другие с задержкой, но общее значение неизменно (нижний график на рис. 1).

Более длительные задержки легко объяснить с помощью исследования. При предъявлении сигнала может все еще происходить возникшее ранее эмоциональное поведение. Оно не исчезает после сигнала «старта» — отсюда паузы. Также есть случаи, в которых птица просто не реагирует на протяжении всего установленного времени. Если усреднить большое число показаний у одной или нескольких птиц — то покажется нарастающее удлинение задержки. Но подобные данные не отображают растянутого во времени процесса.

Другая единица данных для исследования — частота реакций. Чтобы узнать частоту реакций, создают ситуации, где наблюдаемые реакции свободно повторяются, и выбирают такую, за которой удобно наблюдать и считать. Например, нажатие маленького рычага. Реакции фиксируют с помощью полиграфа, но более удобная запись — это кумулятивная кривая, уклон которой отображает частоту реакций.

Частота реакций в такой ситуации ближе к представлениям о процессе научения. В процессе научения частота возрастает, а в процессе разучения, например угасания, — падает. Дискриминативные стимулы контролируют реакцию изменением ее частоты. Она чувствительна к мотивационным изменениям и также к событиям, о которых говорят, как о порождающих эмоции. Диапазон, внутри которого варьируется частота, достигает 1000:1 (см. рис. 2). Иногда в отдельных случаях изменения в частоте достаточно плавные и усреднение не требуется. Данное значение стабильно: можно поддерживать поведение голубя до четырех или пяти тысяч реакций в час беспрерывно на протяжении пятнадцати часов.

Частота реакций кажется единственной единицей данных, которая значительно и предсказуемо варьируется в условиях, релевантных «процессу научения». Принять ее за измерение прочности связи и возбуждающий потенциал может показаться хорошей идеей, однако с эффективной единицей данных нет необходимости в подобных теоретических построениях. Обычно научный прогресс связан с обнаружением приемлемой зависимой переменной. Пока ее нет — используют теорию. Сущности, которые занимали важное место в теории научения, в основном использовались в качестве замены наблюдаемой и продуктивной единицы данных. Когда она найдена, то пропадает необходимость в использовании теории.

Частота реакций успешна как единица данных не по совпадению — она соответствует фундаментальной задаче науки о поведении. Чтобы предсказывать поведение — и по возможности контролировать — необходимо обратиться к вероятности реакции. Наука о поведении должна оценивать ее и искать определяющий ее контекст. Прочность связи, ожидаемость и возбуждающий потенциал отображают вероятность реакции в доступной форме, но дополнительные свойства, предполагаемые этими терминами, препятствуют поиску подходящих единиц измерения. Частота реакций — не «мера» вероятности, а лишь единственная подходящая единица данных для формулировки в этих терминах.

Другие научные дисциплины подтверждают сложность работы с вероятностями. Необходимо предсказать произойдет ли отдельная реакция в будущем, но наши данные отражают только частоту реакций в прошлом. По предположению эти реакции были похожи друг на друга, и также на ту будущую реакцию, которую нужно предсказать.

Здесь встает сложная проблема выбора отдельной реакции или класса реакций. Какие именно реакции брать во внимание для предсказания будущего? Определенно не подойдут реакции популяций различных организмов, поскольку такие статистические данные создают больше проблем, чем решают.

Решение проблемы базовой единицы данных основано на представлении, что оперантное поведение «происходит», а не провоцируется. Время и интенсивность реакции не могут быть единицами измерения, поскольку они не учитывают это. Они являются понятиями из области рефлекса, где неизбежный контроль провоцирующими стимулами, превращает вероятность реакции в тривиальность.

Например, время реакции. Из знакомства с простыми рефлексами мы выводим, что более вероятная для происхождения реакция также будет происходить быстрее.

Но так ли это на самом деле? Что означает «быстро»? Вероятность и прогнозирование реакции связаны с моментом ее появления. Это определённый момент во времени, но время реакции — это не просто время, а время от жестко зафиксированного экспериментатором события. Выполнение реакции может занять время после ее начала, но у самого момента появления нет продолжительности. Если признать, что оперантное поведение происходит, а не провоцируется, а также частоту реакции как единицу данных, то решается проблема времени реакции — не нужно искать референтый стимул для вычисления вероятности реакции.

Может показаться, что принятие частоты реакции за базовую единицу данных препятствует работе с уникальными событиями. Выбор карьеры, женитьба, получение наследства или смерть в несчастном случае происходят слишком редко для того, чтобы концепт частоты реакции стал осмысленным. Но это не просто предсказуемые единичные события. Чтобы в их предсказании выйти за рамки статистики, необходимо работать с меньшими единицами поведения, которые составляют и приводят к таким единичным эпизодам. Если эти единицы воспроизводятся, то анализ имеет смысл.

Похожее возражение в области научения спрашивает, как можно применять такой анализ к экспериментам, где невозможно наблюдать частоты. Это, однако, не значит, что в таких ситуациях не происходит научения. Обычно понятие вероятности экстраполируется если сам частотный анализ невозможен. При изучении поведения создают ситуацию с доступными данными частоты, но понятие вероятности используют при анализе и формулировке отдельных случаев или поведения, которые не поддаются анализу в терминах частоты.

Другое распространенное возражение, что частота реакции — это просто переформулировка времени реакции, а вовсе не новая единица данных. Легко показать, что это не так. Когда измеряют время между двумя реакциями, не возникает сомнений насчет того, что делал организм на момент начала отсчета — совершал реакцию. Свободное повторение реакции выдает ритмическую или периодическую единицу данных, которая отличается от задержки. Многие периодические физические процессы имеют параллели.

Частота реакции как базовая единица данных не только согласуется с определением предмета науки о поведении — наука о поведении изучает поведение, а не миллисекунды — но и расширяет возможности экспериментирования на одном организме без необходимости прибегать к статистическому усреднению.

Оригинал: Skinner, B. F. (1950). Are theories of learning necessary?. Psychological review, 57(4), 193.
Текст и оформление: Вероника Пачина.