鸡年说鸡 | 小鸡也会算术,是行走的“计算鸡” | 目的地Destination

鸡年说鸡 | 小鸡也会算术,是行走的“计算鸡”

鸡年说鸡 | 小鸡也会算术,是行走的“计算鸡”

/ 东华君

数能力(numerical competence)是人类认知功能中最基本的能力之一。过去几十年的研究表明,婴幼儿和许多动物都具备不同层次的数能力【1】。其中最基础的是判断相对数量大小的能力,即个体比较不同集合所含物体数目多少的能力。包括灵长类、海豚、大象、乌鸦和鸡在内的许多物种都表现出了这一方面的数能力。按数目多少对物体进行有序排列则被认为更能体现真实的数能力。这种能力目前在灵长类和部分鸟类(鸽子、乌鸦等)上也有相关报道【2】。

一、5个月大的婴儿明白“1+1=2”

如果更进一步,我们就要问:动物能否像人类一样对“数”进行运算呢?一些团队针对人类婴儿和某些动物,开展了一系列的基础算术能力(个位数加减法运算)的研究。早在1992年,Wynn等人就发现了5个月大的婴儿具备解决1+1是等于1还是2的能力【3】。随后,Hauser等人通过类似的实验设计证实了恒河猴也具备2以内的加减法运算能力【4】。

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图 1. 如何证明婴儿明白1+1=2【5】

Wynn等人的实验设计基于:在婴儿一直关注放在挡板后面的玩具数目的情况下,当他们发现挡板后面的玩具数目与他们的预期不符时,他们会花更多的时间去注视那些玩具。图1为他们的实验设计示意图。在1+1=2任务中,研究人员首先将一个玩具放置在没有前挡板的盒子里(图1.1),其次升起挡板,然后在挡板后面放入另一个玩具(图1.3)。当挡板被移除后,相比于正确结果(图1a),婴儿注视错误结果(图1b)的时间会更久。这表明婴儿明白1+1=2而不是1+1=1。

二、小鸡仔也懂“4-1>1+1”

之前的一系列研究表明,新生的小鸡具备区分数目大小和对其进行简单排序的能力,它们总是倾向于选择数量更多的一堆食物【2】。那么小鸡是否也具备基础的算术能力呢?Rugani等人在参考Wynn实验的基础上,设计了类似的实验来检测小鸡仔这方面的能力。她们的实验设计思路大致如下:

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图2. 小鸡仔算术实验所用的装置

她们在小鸡的饲养笼内放置了5个黄色小球(图2B),让它们在刚孵化后就一直与这些小球相处,使之对这些小球产生印随反应。

实验装置如图2A所示。实验场地里,包括一个限制盒(holding box)和两块挡板。限制盒的前端是一个可抽出的透明玻璃隔板,这允许小鸡被限制于盒内的同时,也能看到小球被移动的过程。两块挡板的作用是挡住小鸡的视线,使它们在挡板前方的时候不能看见小球,小鸡必须绕到挡板后面才能看到(图2C)。

实验开始时,小鸡被限制在盒内。实验人员在小鸡面前依次将5个小球分别移动到两块挡板之后。小鸡们会看在眼里,记在心里。之后,限制盒的隔板会被移除。小鸡需要在3分钟内选择哪边挡板后“隐藏”的小球更多,并且走到那块挡板的后面去。

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图 3. 小鸡仔算术实验的算法示意图【6】。大的矩形方块表示挡板,白色的小矩形方块表示藏着的小球,红色的小矩形表示移动的小球。

小球的移动过程分为两步。第一步称为初次事件(first event),就是将5个小球分成两组依次移向两块挡板的后面。小球数目的分组方式为4:1(图3 i和ii)和5:0两种。第二步称为二次事件(second event),就是从较多的一组小球中拿出1~3个移入较少的另一组,使左右挡板后的小球数形成3:2的组合。两次事件的组合中,两组小球的数目总共有四种变化形式,分别为:(4-2):(1+2)、(4-1):(1+1)、(5-3):(0+3)和(5-2):(0+2)。图3a和3b显示的分别是第一和第二种形式。具体的单次实验过程可以观看下面的视频:

vimeo.com/37569633

为了成功的完成这个任务,小鸡们需要对两次事件中的出现的小球数量进行加减运算,进而判断最后究竟哪个挡板后“隐藏”了更多的小球,而不是只受单次事件中所放置的小球数目的影响。实验结果显示小鸡们在大多数的情况下都会做出正确的选择,这与初次事件中的小球数目无关(图3a和3b)。简而言之,这意味着初生的小鸡仔们其实都是“计算鸡”,它们具备简单的个位数加减法运算能力。

参考资料:

1、Davis H, Perusse R. 1988. Numerical Competence in Animals - Definitional Issues, Current Evidence and a New Research Agenda. Behavioral and Brain Sciences 11: 561-79

2、Marino L. 2017. Thinking chickens: a review of cognition, emotion, and behavior in the domestic chicken. Anim Cogn

3、Wynn K. 1992. Addition and subtraction by human infants. Nature 358: 749-50

4、Hauser MD, MacNeilage P, Ware M. 1996. Numerical representations in primates. Proceedings of the National Academy of Sciences 93: 1514-17

5、Social Dev. Theories Exercise Name all psychological/behavioral gender differences you can. Name all gender stereotypes you can. How would each of the. - ppt download

6、Haun DB, Jordan FM, Vallortigara G, Clayton NS. 2010. Origins of spatial, temporal and numerical cognition: Insights from comparative psychology. Trends in cognitive sciences 14: 552-60

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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:知乎用户(登录查看详情)

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