Подражание примеры: Пример для подражания: пять великих женщин в истории

3 : литературное произведение, созданное для воспроизведения стиля другого автора.

4 : повторение одним голосом мелодии, фразы или мотива, заявленных ранее в композиции, другим голосом.

5 : свойство объекта обладать некоторыми свойствами или атрибутами трансцендентной идеи.

6 : предположение о поведении, наблюдаемом у других людей

: напоминает что-то другое, обычно подлинное и лучшего качества : не настоящее Искусственная кожа

Обучение на примерах: имитационное обучение и развивающееся познание — гуманоидная робототехника и нейронаука

В отличие от традиционных роботов, будущие гуманоидные роботы не будут явно запрограммированы для выполнения новых задач в реальном мире. Вместо этого они приобретут новые навыки, подражая человеческому поведению. Изучение новых навыков путем имитации — это основная и фундаментальная часть человеческого обучения и серьезная проблема для роботов-гуманоидов. В этой главе представлены механизмы имитационного обучения, которые способствуют появлению нового поведения роботов. Сначала мы дадим подробное описание общих научных открытий, лежащих в основе способности людей к подражанию. Мы представляем обучающуюся модель системы зеркальных нейронов, позволяющую роботу-гуманоиду имитировать движения человека, впервые увиденные им.Затем мы делаем дальнейшие соображения относительно воплощения.

9.1. ГЛУБИННОЕ ИМИТАЦИЯ

Для будущих гуманоидных роботов важна когнитивная способность имитировать поведение других. Что касается человеческого развития, понимание имитации может помочь в понимании происхождения человеческого интеллекта. Подражание можно рассматривать как ключ к высшему разуму.

Поведенческое подражание также является центральной проблемой в когнитивном и социальном развитии человеческих младенцев. Возникают вопросы, что и как имитировать. Точное копирование движений тела бесполезно, потому что модель и имитатор часто не имеют одинаковых характеристик тела или одинаковых условий окружающей среды или задачи. Таким образом, в начале всего процесса имитации необходимо извлечь значимые черты из поведения модели и реконструировать их, используя собственное поведение имитатора [8], [9]. Это, в свою очередь, требует общего внимания и понимания концепции сходства между событиями реального мира.В реальном мире поведение человека и требования к заданиям меняются в зависимости от данной ситуации. По этой причине фиксированные шаблоны ответа не подходят. Вместо этого необходимы действия, адаптированные к данной ситуации.

Синтетическое исследование имитации использует роботов для создания возможностей имитации. Использование роботов для этой цели помогает понять основы человеческого интеллекта, с одной стороны, и способствует реализации многофункциональных человекоподобных роботов. Подражание и когнитивное развитие тесно взаимосвязаны.

Когнитивное развитие невозможно без взаимодействия тела и окружающей среды [17], основы воплощенного познания или воплощения. Это взаимодействие тела и окружающей среды не следует рассматривать как единый процесс, поскольку оно содержит множество аспектов, которые зависят друг от друга. В случае имитации динамика взаимодействия возникает из следующего:

• Схема тела с сенсорно-моторным картированием

• Общее внимание

• Распознавание действий, требующих извлечения значимых данных

Среди эти аспекты, схема тела и общее внимание составляют основу процесса имитации.Схема тела — это сенсорно-моторная интеграция тела. Это включает отображение проприоцепции на положение тела и движение, на визуальные и тактильные раздражители. Мы понимаем, что такое отображение сильно зависит от морфологии агента, потому что морфология устанавливает (механические) ограничения на взаимодействие между телом агента и окружающей средой, влияя на собранные сенсорные данные.

Совместное внимание требует обнаружения общей точки интереса.Теперь этот интересный объект определен в широком смысле. Это может быть просто конкретное физическое состояние (например, трещина в стене) или физическое состояние, представляющее абстрактную цель (например, куча собранных листьев, представляющая задачу по уборке сада).

Распознавание действия и его воспроизведение частично поддерживаются системой зеркальных нейронов в человеческом мозгу.

9.2. МОДЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ ЗЕРКАЛЬНОЙ НЕЙРОННОЙ СИСТЕМЫ

9.2.1. Системы имитации роботов

На заре создания систем имитации роботов исследователи сосредоточились на конкретных задачах.Для каждой задачи в системе был фиксированный конкретный механизм. Задачи варьировались от манипулирования блоками [8], [9], навигации мобильного робота [6], [4], над динамическим движением руки в игре «кендама» [15], до движения головы [3], [5]. Также исследовалось, на что имитатор смотрит, наблюдая за жестом руки модели [13]. В неврологии предложена интегрированная модель имитации [1]. Хотя эти предыдущие работы демонстрируют первые успешные подходы, они не полностью охватывают всю когнитивную функцию имитации.Как уже упоминалось, очень важно извлекать значимые функции и восстанавливать их, используя их собственное поведение. Поскольку их собственное поведение тесно связано с процессами развития, начиная с рождения, мы предлагаем подход к развитию, чтобы углубить наше понимание способности к подражанию. Перспектива развития [2] также помогает нам увидеть способность к подражанию в контексте других когнитивных функций [7]. Теория развития подражания была основана Пиаже [18].Его теория описывает развитие человеческого подражания, начиная с рефлексов на низком сенсомоторном уровне и заканчивая символическим уровнем. Его гипотеза о жестком переходе между стадиями оказалась проблематичной и экспериментально опровергнута. Однако идея инициирования интерактивного поведения за счет приобретения новых функций считается важной.

9.2.2. Наш подход к имитации роботов

Вдохновленные соответствующей работой и перспективой развития, мы используем синтетический подход к развитию.Мы стремимся создавать роботизированные системы, демонстрирующие способность к имитации с использованием начального обучения. По этой причине мы сначала должны определить соответствующие уровни эффективности имитации. Мы вводим три важных режима имитации. Эти режимы определяют, что разделяется между моделью и имитатором. Режимы:

• 1. Уровень внешнего вида

• 2. Уровень действия

• 3. Уровень целенаправленной задачи

На уровне внешнего вида положение и движения тела (включая возможное расширение , я.е., инструмент) делятся. Поза и движения можно наблюдать напрямую. На уровне действия причинно-следственная связь между позой, движением тела и его непосредственным воздействием на целевой объект является общей. На уровне целенаправленной задачи общая цель определенной задачи разделяется. Поза и движения тела могут полностью отличаться от таковых у модели, если они способствуют достижению общей цели.

Режимы или уровни имитации отражаются в следующем примере, изображенном на.Здесь семья ^* убирает сад. Задача собрать все опавшие листья. Девушка слева копирует позу и движения своей матери справа. Она полностью сосредотачивается на индивидуальной копии движений. Ее действия не способствуют достижению цели задачи, потому что она использует швабру, и ее действия с этим инструментом не меняют положения листьев. Ее подражательное поведение соответствует уровню внешности. Мальчик посередине использует правильный инструмент для подметания земли, а также копирует движения матери.Однако он не принимает во внимание цель задания, что приводит к раздаче листьев. Его подражательное поведение соответствует уровню действия. Мальчик справа от матери ведет себя иначе. В отличие от своей матери, он оснащен другой подметальной машиной, а также поддоном для пыли. Он также принимает другую позу и применяет другие движения, но все его действия направлены на сбор листьев, цель, которую разделяет его мать. Следовательно, его поведение соответствует уровню целенаправленной задачи.

РИСУНОК 9.1

Задача по уборке сада, служащая примером для уровней имитации.

Мы не предполагаем, что способность к подражанию человека развивается жестко посредством этих трех способов. Вместо этого каждый из этих режимов может подразумевать другой набор лежащих в основе механизмов. Все эти режимы могут быть активны одновременно и без проблем работать вместе.

Большой задачей было бы разработать искусственную систему, которая автономно приобретает все три режима в процессе обучения.И будет сильная связь между развитием подражания и когнитивным развитием.

В нашем подходе мы пытаемся объединить распознавание действий и генерацию с помощью общего внутреннего представления. Наша гипотеза состоит в том, что репрезентация приобретается посредством визуального (смутного) наблюдения за собой «моторного лепета» в течение внутриутробного периода. Он обеспечивает единую память о грубых зрительно-моторно-проприоцептивных паттернах спонтанных движений собственного тела. После рождения это, естественно, вызовет имитационные реакции на движения, представленные кем-то другим, которые будут похожи на те, что были в период плода.

Что касается мозга новорожденного, исследователи предполагают существование врожденного механизма, ответственного за мультимодальное представление поз тела. Новорожденные уже способны к имитации лица и рук, как было обнаружено Meltzoff и Moore [14]. Мы предполагаем, что нейронная репрезентация самоизученного сенсомоторного обучения новорожденного может быть повторно использована, чтобы имитировать впервые увиденное жестовое движение, показанное другим человеком. Мы создали минималистичную модель робота-гуманоида, реагирующую на настоящие человеческие жесты в реальном мире.Наша модель отражает синтетическое исследование подражания. Более того, он прояснит, нужны ли дополнительные механизмы для более сложных видов имитации. Мы реализовали нашу модель на реальном роботе, описанном в разделе 9.2.3.

9.2.3. Описание системы

9.2.3.1. Обзор

Чтобы обеспечить синтетический подход к нашей гипотезе, мы задумали зрительно-моторную нейронную систему. Наша система изображена в. Он объединяет представление визуального движения в виде банка избирательных фильтров ориентации движения и распределенное представление углов суставов рук, имитируя соответствующие карты в мозгу приматов.Кроме того, он содержит нейронный механизм для обучения многомерной временной последовательности.

Наша система реализована и работает на человекоподобном роботе h4, разработанном JSK Lab. в Токийском университете. На шее с 3 степенями свободы установлена ​​камера CCD. Верхняя часть тела имеет двойные рычаги с 4 степенями свободы и захватами с 1 степенью свободы. Наш робот изображен в.

РИСУНОК 9.3

Наш робот-гуманоид управляется нашей системой имитации.

9.2.3.2. Представление сенсорных данных

Мозг новорожденного может содержать много кросс-модальных связей. Мы предполагаем, что мозг новорожденного объединяет зрительные паттерны с проприоцептивными и моторными паттернами и извлекает информационную структуру модальным образом. Наша система работает аналогично. Он объединяет собранные векторы визуальных и моторных признаков в один многомерный вектор. Как мы уже упоминали, наша модель содержит нейронный механизм для обучения временной последовательности. При использовании такой нейронной сети важно выбрать правильную схему кодирования сенсорно-моторных данных, поскольку это кодирование влияет на способность сети к обучению.Закодированные данные должны сохранять топологию реальных данных, но, с другой стороны, следует избегать схемы кодирования для конкретной задачи, такой как идентификация фрагмента временных данных как известного примитива.

9.2.3.3. Кодирование визуальных элементов

Мы выбрали оптический поток в качестве основного элемента, представляющего визуальное движение, поскольку оптический поток играет центральную роль в распознавании движения. Подсистема оптического потока извлекает векторы потока в 400 точках из изображения 256 × 256 с частотой кадров.Мы интегрировали модель ячеек с избирательным направлением движения, чтобы сформировать массив оптических потоков. Биологическая версия этих клеток работает в области МТ мозга макака и в области V5 мозга человека. Перекрывающиеся круговые воспринимающие поля покрывают эту матрицу оптического потока. Каждое рецептивное поле взвешивает вектор потока с помощью функции Гаусса. Вычисляется гистограмма потока для 12 направлений, дающая 12 скалярных значений для каждого воспринимающего поля. Принцип работы нашей подсистемы оптического потока показан на.Вектор потока в точке i описывается как p _i , а единичные векторы в 12 направлениях описываются как u _j (1 ≤ j ≤ 12). Тогда компонент направления j th потока i th f _ij описывается следующим образом:

РИСУНОК 9.4

Ячейки с избирательным направлением движения кодируют оптический поток.

Направленный избирательный ответ ячейки рассчитывается по гауссовской взвешенной сумме вышеуказанных компонентов в пределах рецептивного поля.Расстояние i -й точки от центра воспринимающего поля обозначается как r _i . Тогда для и в пределах рецептивного поля мы получаем:

9.2.3.4. Кодирование проприоцептивных функций

Наша система содержит модуль для извлечения и кодирования проприоцептивных данных. Рассматривая нашего робота, суставные углы можно описать четырехмерным вектором. Двунаправленный интерфейс сообщает углы сочленения с контроллером руки.Кодирование этих углов должно быть устойчивым к шумам; то есть небольшой шум в кодированном угле сочленения не должен сильно влиять на декодированный угол. Конечно, кодирование углов сочленения должно быть обратимым, чтобы заданный нейронный паттерн можно было декодировать в реальный угол сочленения, заданный манипулятору робота. Поэтому в нашей модели используется схема распределенного кодирования. Набор нейронов кодирует угол глубины резкости. В этом наборе активация i -го нейрона обозначается g _i .Угол глубины резкости обозначен как a _j . Поскольку мы применяем гауссовское распределение для нейронной активности, кодирование описывается следующим образом:

, где v _i — опорный угол i (см.), b и c — константы, а e — экспоненциальная функция. Мы рассматриваем бинарную активацию нейронов кодировщика, поэтому активными являются постоянное количество нейронов около a _j (см.).

9.2.3.5. Изучение пространственно-временных паттернов

Наша система содержит модуль для обучения и генерации сенсорно-моторных последовательностей. Этот модуль представляет собой немонотонную нейронную сеть, предложенную Моритой [16]. Эта сеть представляет собой динамическую сеть Хопфилда с непрерывными значениями. Он содержит нейроны со следующей немонотонной функцией активации,

Эта функция активации нанесена на график.

Динамика нейронного потенциала описывается следующим образом:

, где u _i обозначает внутренний потенциал i -го нейрона, w _ij — вес связи от j -го нейрона. , z _i — внешний входной сигнал, а τ — постоянная времени.Наша сеть состоит из 1000 нейронов, каждый из которых связан с 499 другими нейронами. Сеть использует правило ковариации для обучения, которое описывается следующим образом:

Данные обучения: l _i , а постоянная времени обучения составляет τ ′ с τ ′ ≫ τ.

Но как можно визуализировать процесс обучения пространственно-временным паттернам? Визуализация поведения сети помогает получить более глубокое понимание. Напомним, что стандартная сеть Хопфилда хранит пространственный паттерн как точечный аттрактор.Принцип работы немонотонной нейронной сети также основан на динамике аттрактора. Однако немонотонная нейронная сеть сходится в траекторный аттрактор вместо точечного аттрактора. Визуализация пространства состояний сети показывает, что в процессе обучения немонотонная нейронная сеть создает траекторный аттрактор, связывая вместе множество точечных аттракторов, каждый из которых представляет собой единый пространственный паттерн последовательности. Создание траекторных аттракторов в пространстве состояний сети показано на рис.

РИСУНОК 9.7. Таким образом, эта специальная функция активации способствует плавному переходу между состояниями сети и предотвращению ложных воспоминаний.

9.2.3.6. Вызов пространственно-временных моделей

Движение, выполняемое перед роботом, представлено последовательностью векторов визуальных признаков.Это позволяет состоянию сети сходиться в ранее изученный аттрактор траектории. Состояние попадает в желоб аттрактора и движется по нему. Во время движения состояния сети вдоль аттрактора система переназначает текущее состояние на вектор двигателя. Вектор двигателя декодируется в углы суставов рук, заданные роботу.

9.2.3.7. Интеграция нейронной сети

Мы обнаружили, что мы не можем напрямую присоединить немонотонную нейронную сеть к нашим сенсорно-моторным подсистемам.Мы провели эксперименты с смоделированными данными и проверили связь между пространственно-временным сенсорным паттерном и соответствующим пространственно-временным двигательным паттерном. Сеть правильно связывает до 30% шума на сенсорном паттерне. Это доказывает надежность сети Мориты. Однако при резком изменении данных или их отсутствии производительность снижается. Сети также следует помочь в изучении более длинных последовательностей без увеличения количества нейронов. По этим причинам мы ввели модуль ввода как своего рода препроцессор; видеть .В этом входном модуле КИХ-фильтры реализуют единицы задержки. Эти блоки задержки сглаживают резкие изменения входной последовательности. Выходы блоков задержки подключены к повторяющимся случайным нейронам переназначения. Эти нейроны переназначения увеличивают размерность входного вектора. Повторяющиеся соединения добавляют инерции к временному изменению входного паттерна. Выход каждого нейрона переназначения связан с одним нейроном в немонотонной сети.

РИСУНОК 9.8

(a) Модуль ввода и (b) интеграция немонотонной сети.

С помощью этого модуля ввода мы интегрировали немонотонную нейронную сеть в нашу общую систему.

9.2.4. Имитационные эксперименты

Вначале наш робот начинает генерировать три вида движений руками. Движения следующие:

• 1. Размах руки горизонтально

• 2. Вертикальный размах руки

• 3. Выполнение кругового движения

Наш робот выполняет эти движения, наблюдает за ними своей камерой, и изучает соответствующие сенсорно-двигательные последовательности.Как только робот закончил обучение, он готов к имитации. Человек стоит перед роботом и показывает одно из движений руки из набора выше. В то же время наш робот наблюдает за движением руки человека и направляет руку в соответствии с выходными данными нейронной сети. резюмирует этот эксперимент с роботом.

РИСУНОК 9.9

(a) Наш робот выполняет движения рук и наблюдает за ними с помощью камеры. (б) Показан собственный взгляд робота во время обучения. (c) Робот имитирует жест руки человека.

Мы записали некоторые угловые профили суставов движения руки во время фазы самообучения; видеть .

РИСУНОК 9.10

Шаблон 1 соответствует горизонтальному повороту, шаблон 2 — вертикальному повороту, шаблон 3 — круговому движению.

Кроме того, мы записали профили движения руки в ответ на заданные человеческие жесты. Это было сделано для трех попыток для каждого типа движения руки; видеть .

РИСУНОК 9.11

Записанные профили углов соединения результатов имитации.Это движения руки, генерируемые в ответ на три движения руки человека. В первой строке показаны три попытки горизонтального качания. Во второй строке показаны три испытания для вертикального (подробнее …)

Как видно из, наша система имитации успешно распознала и регенерировала движения рук человека, впервые замеченные в 7 из 9 испытаний. Всего мы провели 20 испытаний и выяснили, что процент правильной имитации составил 81%.

9.2.5. Резюме модели имитации

Наша гипотеза заключалась в том, что нейронное представление самоизученного сенсорно-моторного обучения новорожденного может быть повторно использовано для имитации впервые увиденного жестового движения, показанного другим человеком.Мы исследовали эту гипотезу, создав систему имитации на человекоподобном роботе. Наш робот начинает создавать модели самодвижения. Во время исследовательской фазы самообучения робот изучает когерентные зрительно-моторные паттерны, представляя их как многомерные траекторные аттракторы. После фазы исследовательского самообучения перед роботом появляется человек. Человек выполняет движение руки, которое похоже на одно из движений, выполняемых в процессе обучения. Этот визуальный паттерн активирует соответствующий зрительно-моторный аттрактор траектории, то есть память робота.Это немедленно вызывает движение руки, представленное аттрактором траектории, что приводит к имитационной реакции. Можно сказать, что наш робот приобрел способность раннего подражания путем самообучения. Важно отметить, что робот не распознает то, что он видит как человеческую руку, и не выполняет никаких конкретных вычислений, предназначенных для имитации. Когда робот имитирует движение человека, он просто повторно переживает зрительно-моторный паттерн, который он узнал ранее о самодвижении.Этот результат подтверждает нашу гипотезу.

9.3. Воплощенная основа имитации

Распознавание действий других поддерживается системой зеркальных нейронов в мозгу приматов. В предыдущем разделе мы показали, как простое сенсорно-моторное обучение собственному моторному лепету может приобрести базовые функции системы зеркальных нейронов. Однако система, описанная в предыдущем разделе, предполагает, что исходные примитивы движения уже встроены. Это серьезная проблема, потому что то, что изучает система, полностью определяется набором моторных примитивов, которые произвольно выбираются и программируются разработчиком системы.Для того чтобы система имела возможность неограниченной имитации, крайне важно, чтобы система могла автономно обнаруживать соответствующие единицы действия, которые могут стабильно воспроизводиться другим агентом. В этом смысле единицы действия составляют символическую информационную структуру, которая может использоваться разными агентами. Это может быть передано другим агентам. Совместно используемая информация (также известная как «умения») четко сообщает разным агентам, как выполнить одно и то же действие в немного разных вариантах осуществления. Более того, они предоставляют информацию, относящуюся к цели, поскольку они являются критическими условиями для достижения состояния цели.Это связывает уровень единиц действия с зеркальным нейроном и целенаправленную организацию множества действий. Для нашей концепции распознавания и реконструкции действий с использованием таких символических воплощенных информационных структур мы провели роботизированный эксперимент. Мы выбрали действие «перекатывание и подъем» (), попросили испытуемых многократно выполнять это действие и измерили их движение всего тела с помощью оптической системы захвата движения.

РИСУНОК 9.12

Раскатывающееся движение как пример для распознавания и восстановления действий.

Мы проанализировали результаты с точки зрения траекторий в пространстве состояний. Эти траектории в пространстве состояний сходились или разветвлялись в некоторых критических состояниях. Эти состояния могут быть общими для разных агентов и облегчать воспроизведение действия. Мы можем рассматривать эти критические состояния как символы. Мы разработали робота-гуманоида () с сильно антропоморфным воплощением. Его внешняя форма, конфигурация суставов и массовое распределение максимально приближены к взрослому человеку. Напомним, что морфология важна, потому что она влияет на динамику генерируемого действия.Мы протестировали реконструкцию действия на этом роботе. Действие крена и подъема уже было представлено символами, кодирующими ранее описанные критические состояния в пределах траектории пространства состояний. Численное моделирование и поиск сгенерировали двигательные паттерны, которые соответствовали символам. Мы применили эти сгенерированные двигательные паттерны к роботу, который успешно воспроизвел движение кувырка и подъема; видеть .

РИСУНОК 9.13

Наш робот-гуманоид, разработанный для выполнения гуманоидных действий.

РИСУНОК 9.14

Наш робот-гуманоид успешно воссоздает движение кувырка и подъема.

9.4. Хаотическое исследование встроенных информационных структур

Сенсорно-моторное отображение, такое как зрительно-моторное отображение, является ключевым внутренним механизмом агента, влияющим на его поведение. Правильное сенсорно-моторное отображение служит механизмом управления, управляющим телом агента. Когда агент перемещается, могут возникать информационные структуры, которые используются как для управления, так и для распознавания.Проблема в том, как управлять телом, когда возникающая информационная структура неизвестна. Классический метод решения этой проблемы предполагает набор из примитивов движения. Это основные действия, которые можно комбинировать для формирования различных последовательностей движений, ведущих к произвольному поведению. Недостатком является то, что количество возможных комбинаций для управления многими степенями свободы резко возрастает, как в случае с роботами-гуманоидами. Другой недостаток связан с оптимизацией только одной оценочной функции без учета других возможностей.Поэтому мы предлагаем новую модель. Эта модель не работает с примитивами или оценочными функциями. Вместо этого он использует принцип воплощения. Робот, управляемый этой моделью, демонстрирует модели движения, соответствующие динамике его тела. Картина движения стабилизируется за счет взаимного увлечения. Кроме того, модель является адаптивной, поскольку она может переключаться на другие шаблоны движения в случае изменения ограничений окружающей среды. Эта модель состоит из распределенного набора хаотических элементов в сочетании с многоэлементной опорно-двигательной системой [11].

9,5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы показали, что способность к подражанию — сложная когнитивная функция. Это требует извлечения значимых функций и их восстановления, используя их собственное поведение. Вдохновленные ранними способностями новорожденного к подражанию, мы внедрили обучающую модель системы зеркальных нейронов на роботе. Он рано приобретает способность к подражанию, основанную на самоисследовании сенсорно-моторного обучения. Наша модель получает внутреннее представление о зрительно-моторных функциях, извлеченных во время самомодвижения.Внутреннее представление служит как для восприятия, так и для создания действий простых жестов рук. Затем мы указали, что единицы действий, которые исследует учащийся, не должны передаваться извне. Скорее они должны быть основаны на воплощении самого учащегося. И мы показали, как из гуманоидного воплощения рождаются значимые единицы действий. Единицы являются «символическими» в том смысле, что они воспроизводимы между различными агентами, имеющими аналогичный вариант воплощения. Наконец, мы вкратце представили, как учащийся может начать без предопределенных примитивов, исследовать и обнаруживать такие единицы действия, возникающие из воплощения посредством воплощения в виде поля сцепления хаоса.Интеграция этих принципов привела бы к экспериментальной установке с реалистичным воплощением гуманоидов, хаотическим исследованием и сенсорно-моторным обучением. В настоящее время мы продвигаемся в этом направлении исследований, моделируя внутриутробный плод человека с помощью модели самоорганизующейся нервной системы [10].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Арбиб М.А., Биллард А., Якобони М., Озтоп Э. Синтетическая визуализация мозга: захват, зеркальные нейроны и имитация. Neural Netw. 2000; 13: 975–997.[PubMed: 11156205]

2.

Асада М., МакДорман К.Ф., Исигуро Х., Куниёси Ю. Когнитивная развивающая робототехника как новая парадигма в дизайне роботов-гуманоидов. Робот. Auton.Syst. 2001. 37 (2–3): 185–193.

3.

Бертоуз Л., Баккер П., Куниёси Ю. Развитие окуло-моторного управления с помощью имитации роботов. Международная конференция IEEE / RSJ по робототехнике и интеллектуальным системам, Осака. 1996: 376–381. В.

4.

Даутенхан К.Знакомство друг с другом — Искусственный социальный интеллект для автономных роботов. Робот. Auton. Syst. 1995. 16: 333–356.

5.

Demiris J, Rougeaux S, Hayes G.M, Berthouze L, Kuniyoshi Y. Отложенная имитация движений головы человека активной стереозрительной головкой. Материалы международного семинара IEEE по коммуникации роботов и человека (ROMAN). 1997: 88–93. В.

6.

Hayes G.M, Demiris J. Контроллер робота, использующий обучение путем имитации.В: Борковски А., Кроули Дж. Л., редакторы. Материалы 2-го Международного симпозиума по интеллектуальным робототехническим системам. Гренобль: 1994. С. 198–204. В. ЛИФТА-ИМАГ.

7.

Куниёси Ю. Наука подражания — К физически и социально обоснованному интеллекту — 1994 Тех. Реп. TR-94001 RWC.

8.

Куниёси Ю., Инаба М., Иноуэ Х. Обучение через наблюдение: извлечение многоразовых знаний о задачах из визуального наблюдения за действиями человека.IEEE Trans. Робот. Автомат. 1994; 10 (5)

9.

Куниёси Ю., Иноуэ Х. Качественное распознавание текущих последовательностей действий человека. Труды IJCAI93. 1993; 1600: 1609. В.

10.

Куниёси Ю., Сангава С. Раннее моторное развитие из частично упорядоченной динамики нервного тела — эксперименты с кортико-спинально-мышечно-скелетной моделью. Биол. Киберн. Декабрь 2006 г., 95 (6): 589–605. [PubMed: 17123097]

11.

Куниёси Ю., Сузуки С., Сангава С.Возникновение, исследование и изучение воплощенного поведения. В: Thrun S, Brooks R, Durrant-Whyte H, редакторы. Робототехнические исследования: итоги 12-го международного симпозиума Isrr. Vol. 28 из Springer Tracts в продвинутой робототехнике. Нью-Йорк: Springer Verlag; 2007. В.

12.

Куниёси Й, Йорозу Й, Инаба М., Иноуэ Х. От зрительно-моторного самообучения к раннему подражанию — нейронная архитектура для обучения гуманоидов. В материалах Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации.2003: 3132–3139.

13.

Матарич М.Дж., Помплан М. Поведение фиксации при наблюдении и имитации движения человека. Cogn. Brain Res. 1998. 7 (2): 191–202. [PubMed: 9774730]

14.

Мельцов А.Н., Мур М.К. Имитация мимики и жестов рук новорожденными людьми. Наука. 1977; 198: 75–78. [PubMed: 17741897]

15.

Miyamoto H, Schaal S, Gandolfo F, Gomi H, Koike Y, Osu R, Nakano E, Wada Y, Kawato M. Робот для обучения кендаме, основанный на двунаправленной теории.Neural Netw. 1996. 9 (8): 1281–1302. [PubMed: 12662536]

16.

Морита М. Память и обучение последовательных шаблонов немонотонными нейронными сетями. Neural Netw. 1996; 9: 1477–1489. [PubMed: 12662546]

17.

Pfeifer R, Scheier C. Cambridge, MA: MIT Press; 1999. Понимание интеллекта.

18.

Piaget J. Нью-Йорк: W. W. Norton; 1962. Игра, мечты и подражание в детстве.

*

Работа, представленная в этом разделе, была первоначально опубликована как ссылка [12] в 2003 году.

*

Мы благодарим семью Куниёси за их сотрудничество в этом исследовании.

Обучение на примерах: имитационное обучение и развивающееся познание — гуманоидная робототехника и нейронаука

В отличие от традиционных роботов, будущие гуманоидные роботы не будут явно запрограммированы для выполнения новых задач в реальном мире. Вместо этого они приобретут новые навыки, подражая человеческому поведению. Изучение новых навыков путем имитации — это основная и фундаментальная часть человеческого обучения и серьезная проблема для роботов-гуманоидов.В этой главе представлены механизмы имитационного обучения, которые способствуют появлению нового поведения роботов. Сначала мы дадим подробное описание общих научных открытий, лежащих в основе способности людей к подражанию. Мы представляем обучающуюся модель системы зеркальных нейронов, позволяющую роботу-гуманоиду имитировать движения человека, впервые увиденные им. Затем мы делаем дальнейшие соображения относительно воплощения.

9.1. ГЛУБИННОЕ ИМИТАЦИЯ

Для будущих гуманоидных роботов важна когнитивная способность имитировать поведение других.Что касается человеческого развития, понимание имитации может помочь в понимании происхождения человеческого интеллекта. Подражание можно рассматривать как ключ к высшему разуму.

Поведенческое подражание также является центральной проблемой в когнитивном и социальном развитии человеческих младенцев. Возникают вопросы, что и как имитировать. Точное копирование движений тела бесполезно, потому что модель и имитатор часто не имеют одинаковых характеристик тела или одинаковых условий окружающей среды или задачи.Таким образом, в начале всего процесса имитации необходимо извлечь значимые черты из поведения модели и реконструировать их, используя собственное поведение имитатора [8], [9]. Это, в свою очередь, требует общего внимания и понимания концепции сходства между событиями реального мира. В реальном мире поведение человека и требования к заданиям меняются в зависимости от данной ситуации. По этой причине фиксированные шаблоны ответа не подходят. Вместо этого необходимы действия, адаптированные к данной ситуации.

Синтетическое исследование имитации использует роботов для создания возможностей имитации. Использование роботов для этой цели помогает понять основы человеческого интеллекта, с одной стороны, и способствует реализации многофункциональных человекоподобных роботов. Подражание и когнитивное развитие тесно взаимосвязаны.

Когнитивное развитие невозможно без взаимодействия тела и окружающей среды [17], основы воплощенного познания или воплощения. Это взаимодействие тела и окружающей среды не следует рассматривать как единый процесс, поскольку оно содержит множество аспектов, которые зависят друг от друга.В случае имитации динамика взаимодействия возникает из следующего:

• Схема тела с сенсорно-моторным картированием

• Общее внимание

• Распознавание действий, требующих извлечения значимых данных

Среди эти аспекты, схема тела и общее внимание составляют основу процесса имитации. Схема тела — это сенсорно-моторная интеграция тела. Это включает отображение проприоцепции на положение тела и движение, на визуальные и тактильные раздражители.Мы понимаем, что такое отображение сильно зависит от морфологии агента, потому что морфология устанавливает (механические) ограничения на взаимодействие между телом агента и окружающей средой, влияя на собранные сенсорные данные.

Совместное внимание требует обнаружения общей точки интереса. Теперь этот интересный объект определен в широком смысле. Это может быть просто конкретное физическое состояние (например, трещина в стене) или физическое состояние, представляющее абстрактную цель (например,г., куча собранных листьев, представляющая задачу по уборке сада).

Распознавание действия и его воспроизведение частично поддерживаются системой зеркальных нейронов в человеческом мозгу.

9.2. МОДЕЛЬ ОБУЧЕНИЯ ЗЕРКАЛЬНОЙ НЕЙРОННОЙ СИСТЕМЫ

9.2.1. Системы имитации роботов

На заре создания систем имитации роботов исследователи сосредоточились на конкретных задачах. Для каждой задачи в системе был фиксированный конкретный механизм.Задачи варьировались от манипулирования блоками [8], [9], навигации мобильного робота [6], [4], над динамическим движением руки в игре «кендама» [15], до движения головы [3], [5]. Также исследовалось, на что имитатор смотрит, наблюдая за жестом руки модели [13]. В неврологии предложена интегрированная модель имитации [1]. Хотя эти предыдущие работы демонстрируют первые успешные подходы, они не полностью охватывают всю когнитивную функцию имитации. Как уже упоминалось, очень важно извлекать значимые функции и восстанавливать их, используя их собственное поведение.Поскольку их собственное поведение тесно связано с процессами развития, начиная с рождения, мы предлагаем подход к развитию, чтобы углубить наше понимание способности к подражанию. Перспектива развития [2] также помогает нам увидеть способность к подражанию в контексте других когнитивных функций [7]. Теория развития подражания была основана Пиаже [18]. Его теория описывает развитие человеческого подражания, начиная с рефлексов на низком сенсомоторном уровне и заканчивая символическим уровнем.Его гипотеза о жестком переходе между стадиями оказалась проблематичной и экспериментально опровергнута. Однако идея инициирования интерактивного поведения за счет приобретения новых функций считается важной.

9.2.2. Наш подход к имитации роботов

Вдохновленные соответствующей работой и перспективой развития, мы используем синтетический подход к развитию. Мы стремимся создавать роботизированные системы, демонстрирующие способность к имитации с использованием начального обучения. По этой причине мы сначала должны определить соответствующие уровни эффективности имитации.Мы вводим три важных режима имитации. Эти режимы определяют, что разделяется между моделью и имитатором. Режимы:

• 1. Уровень внешнего вида

• 2. Уровень действия

• 3. Уровень целевой задачи

На уровне внешнего вида положение и движения тела (включая возможное расширение , т. е. инструмент) являются общими. Поза и движения можно наблюдать напрямую. На уровне действия причинно-следственная связь между позой, движением тела и его непосредственным воздействием на целевой объект является общей.На уровне целенаправленной задачи общая цель определенной задачи разделяется. Поза и движения тела могут полностью отличаться от таковых у модели, если они способствуют достижению общей цели.

Режимы или уровни имитации отражаются в следующем примере, изображенном на. Здесь семья ^* убирает сад. Задача собрать все опавшие листья. Девушка слева копирует позу и движения своей матери справа.Она полностью сосредотачивается на индивидуальной копии движений. Ее действия не способствуют достижению цели задачи, потому что она использует швабру, и ее действия с этим инструментом не меняют положения листьев. Ее подражательное поведение соответствует уровню внешности. Мальчик посередине использует правильный инструмент для подметания земли, а также копирует движения матери. Однако он не принимает во внимание цель задания, что приводит к раздаче листьев. Его подражательное поведение соответствует уровню действия.Мальчик справа от матери ведет себя иначе. В отличие от своей матери, он оснащен другой подметальной машиной, а также поддоном для пыли. Он также принимает другую позу и применяет другие движения, но все его действия направлены на сбор листьев, цель, которую разделяет его мать. Следовательно, его поведение соответствует уровню целенаправленной задачи.

РИСУНОК 9.1

Задача по уборке сада, служащая примером для уровней имитации.

Мы не предполагаем, что способность к подражанию человека развивается жестко посредством этих трех способов. Вместо этого каждый из этих режимов может подразумевать другой набор лежащих в основе механизмов. Все эти режимы могут быть активны одновременно и без проблем работать вместе.

Большой задачей было бы разработать искусственную систему, которая автономно приобретает все три режима в процессе обучения. И будет сильная связь между развитием подражания и когнитивным развитием.

В нашем подходе мы пытаемся объединить распознавание действий и генерацию с помощью общего внутреннего представления. Наша гипотеза состоит в том, что репрезентация приобретается посредством визуального (смутного) наблюдения за собой «моторного лепета» в течение внутриутробного периода. Он обеспечивает единую память о грубых зрительно-моторно-проприоцептивных паттернах спонтанных движений собственного тела. После рождения это, естественно, вызовет имитационные реакции на движения, представленные кем-то другим, которые будут похожи на те, что были в период плода.

Что касается мозга новорожденного, исследователи предполагают существование врожденного механизма, ответственного за мультимодальное представление поз тела. Новорожденные уже способны к имитации лица и рук, как было обнаружено Meltzoff и Moore [14]. Мы предполагаем, что нейронная репрезентация самоизученного сенсомоторного обучения новорожденного может быть повторно использована, чтобы имитировать впервые увиденное жестовое движение, показанное другим человеком. Мы создали минималистичную модель робота-гуманоида, реагирующую на настоящие человеческие жесты в реальном мире.Наша модель отражает синтетическое исследование подражания. Более того, он прояснит, нужны ли дополнительные механизмы для более сложных видов имитации. Мы реализовали нашу модель на реальном роботе, описанном в разделе 9.2.3.

9.2.3. Описание системы

9.2.3.1. Обзор

Чтобы обеспечить синтетический подход к нашей гипотезе, мы задумали зрительно-моторную нейронную систему. Наша система изображена в. Он объединяет представление визуального движения в виде банка избирательных фильтров ориентации движения и распределенное представление углов суставов рук, имитируя соответствующие карты в мозгу приматов.Кроме того, он содержит нейронный механизм для обучения многомерной временной последовательности.

Наша система реализована и работает на человекоподобном роботе h4, разработанном JSK Lab. в Токийском университете. На шее с 3 степенями свободы установлена ​​камера CCD. Верхняя часть тела имеет двойные рычаги с 4 степенями свободы и захватами с 1 степенью свободы. Наш робот изображен в.

РИСУНОК 9.3

Наш робот-гуманоид управляется нашей системой имитации.

9.2.3.2. Представление сенсорных данных

Мозг новорожденного может содержать много кросс-модальных связей.Мы предполагаем, что мозг новорожденного объединяет зрительные паттерны с проприоцептивными и моторными паттернами и извлекает информационную структуру модальным образом. Наша система работает аналогично. Он объединяет собранные векторы визуальных и моторных признаков в один многомерный вектор. Как мы уже упоминали, наша модель содержит нейронный механизм для обучения временной последовательности. При использовании такой нейронной сети важно выбрать правильную схему кодирования сенсорно-моторных данных, поскольку это кодирование влияет на способность сети к обучению.Закодированные данные должны сохранять топологию реальных данных, но, с другой стороны, следует избегать схемы кодирования для конкретной задачи, такой как идентификация фрагмента временных данных как известного примитива.

9.2.3.3. Кодирование визуальных элементов

Мы выбрали оптический поток в качестве основного элемента, представляющего визуальное движение, поскольку оптический поток играет центральную роль в распознавании движения. Подсистема оптического потока извлекает векторы потока в 400 точках из изображения 256 × 256 с частотой кадров.Мы интегрировали модель ячеек с избирательным направлением движения, чтобы сформировать массив оптических потоков. Биологическая версия этих клеток работает в области МТ мозга макака и в области V5 мозга человека. Перекрывающиеся круговые воспринимающие поля покрывают эту матрицу оптического потока. Каждое рецептивное поле взвешивает вектор потока с помощью функции Гаусса. Вычисляется гистограмма потока для 12 направлений, дающая 12 скалярных значений для каждого воспринимающего поля. Принцип работы нашей подсистемы оптического потока показан на.Вектор потока в точке i описывается как p _i , а единичные векторы в 12 направлениях описываются как u _j (1 ≤ j ≤ 12). Тогда компонент направления j th потока i th f _ij описывается следующим образом:

РИСУНОК 9.4

Ячейки с избирательным направлением движения кодируют оптический поток.

Направленный избирательный ответ ячейки рассчитывается по гауссовской взвешенной сумме вышеуказанных компонентов в пределах рецептивного поля.Расстояние i -й точки от центра воспринимающего поля обозначается как r _i . Тогда для и в пределах рецептивного поля мы получаем:

9.2.3.4. Кодирование проприоцептивных функций

Наша система содержит модуль для извлечения и кодирования проприоцептивных данных. Рассматривая нашего робота, суставные углы можно описать четырехмерным вектором. Двунаправленный интерфейс сообщает углы сочленения с контроллером руки.Кодирование этих углов должно быть устойчивым к шумам; то есть небольшой шум в кодированном угле сочленения не должен сильно влиять на декодированный угол. Конечно, кодирование углов сочленения должно быть обратимым, чтобы заданный нейронный паттерн можно было декодировать в реальный угол сочленения, заданный манипулятору робота. Поэтому в нашей модели используется схема распределенного кодирования. Набор нейронов кодирует угол глубины резкости. В этом наборе активация i -го нейрона обозначается g _i .Угол глубины резкости обозначен как a _j . Поскольку мы применяем гауссовское распределение для нейронной активности, кодирование описывается следующим образом:

, где v _i — опорный угол i (см.), b и c — константы, а e — экспоненциальная функция. Мы рассматриваем бинарную активацию нейронов кодировщика, поэтому активными являются постоянное количество нейронов около a _j (см.).

9.2.3.5. Изучение пространственно-временных паттернов

Наша система содержит модуль для обучения и генерации сенсорно-моторных последовательностей. Этот модуль представляет собой немонотонную нейронную сеть, предложенную Моритой [16]. Эта сеть представляет собой динамическую сеть Хопфилда с непрерывными значениями. Он содержит нейроны со следующей немонотонной функцией активации,

Эта функция активации нанесена на график.

Динамика нейронного потенциала описывается следующим образом:

, где u _i обозначает внутренний потенциал i -го нейрона, w _ij — вес связи от j -го нейрона. , z _i — внешний входной сигнал, а τ — постоянная времени.Наша сеть состоит из 1000 нейронов, каждый из которых связан с 499 другими нейронами. Сеть использует правило ковариации для обучения, которое описывается следующим образом:

Данные обучения: l _i , а постоянная времени обучения составляет τ ′ с τ ′ ≫ τ.

Но как можно визуализировать процесс обучения пространственно-временным паттернам? Визуализация поведения сети помогает получить более глубокое понимание. Напомним, что стандартная сеть Хопфилда хранит пространственный паттерн как точечный аттрактор.Принцип работы немонотонной нейронной сети также основан на динамике аттрактора. Однако немонотонная нейронная сеть сходится в траекторный аттрактор вместо точечного аттрактора. Визуализация пространства состояний сети показывает, что в процессе обучения немонотонная нейронная сеть создает траекторный аттрактор, связывая вместе множество точечных аттракторов, каждый из которых представляет собой единый пространственный паттерн последовательности. Создание траекторных аттракторов в пространстве состояний сети показано на рис.

РИСУНОК 9.7. Таким образом, эта специальная функция активации способствует плавному переходу между состояниями сети и предотвращению ложных воспоминаний.

9.2.3.6. Вызов пространственно-временных моделей

Движение, выполняемое перед роботом, представлено последовательностью векторов визуальных признаков.Это позволяет состоянию сети сходиться в ранее изученный аттрактор траектории. Состояние попадает в желоб аттрактора и движется по нему. Во время движения состояния сети вдоль аттрактора система переназначает текущее состояние на вектор двигателя. Вектор двигателя декодируется в углы суставов рук, заданные роботу.

9.2.3.7. Интеграция нейронной сети

Мы обнаружили, что мы не можем напрямую присоединить немонотонную нейронную сеть к нашим сенсорно-моторным подсистемам.Мы провели эксперименты с смоделированными данными и проверили связь между пространственно-временным сенсорным паттерном и соответствующим пространственно-временным двигательным паттерном. Сеть правильно связывает до 30% шума на сенсорном паттерне. Это доказывает надежность сети Мориты. Однако при резком изменении данных или их отсутствии производительность снижается. Сети также следует помочь в изучении более длинных последовательностей без увеличения количества нейронов. По этим причинам мы ввели модуль ввода как своего рода препроцессор; видеть .В этом входном модуле КИХ-фильтры реализуют единицы задержки. Эти блоки задержки сглаживают резкие изменения входной последовательности. Выходы блоков задержки подключены к повторяющимся случайным нейронам переназначения. Эти нейроны переназначения увеличивают размерность входного вектора. Повторяющиеся соединения добавляют инерции к временному изменению входного паттерна. Выход каждого нейрона переназначения связан с одним нейроном в немонотонной сети.

РИСУНОК 9.8

(a) Модуль ввода и (b) интеграция немонотонной сети.

С помощью этого модуля ввода мы интегрировали немонотонную нейронную сеть в нашу общую систему.

9.2.4. Имитационные эксперименты

Вначале наш робот начинает генерировать три вида движений руками. Движения следующие:

• 1. Размах руки горизонтально

• 2. Вертикальный размах руки

• 3. Выполнение кругового движения

Наш робот выполняет эти движения, наблюдает за ними своей камерой, и изучает соответствующие сенсорно-двигательные последовательности.Как только робот закончил обучение, он готов к имитации. Человек стоит перед роботом и показывает одно из движений руки из набора выше. В то же время наш робот наблюдает за движением руки человека и направляет руку в соответствии с выходными данными нейронной сети. резюмирует этот эксперимент с роботом.

РИСУНОК 9.9

(a) Наш робот выполняет движения рук и наблюдает за ними с помощью камеры. (б) Показан собственный взгляд робота во время обучения. (c) Робот имитирует жест руки человека.

Мы записали некоторые угловые профили суставов движения руки во время фазы самообучения; видеть .

РИСУНОК 9.10

Шаблон 1 соответствует горизонтальному повороту, шаблон 2 — вертикальному повороту, шаблон 3 — круговому движению.

Кроме того, мы записали профили движения руки в ответ на заданные человеческие жесты. Это было сделано для трех попыток для каждого типа движения руки; видеть .

РИСУНОК 9.11

Записанные профили углов соединения результатов имитации.Это движения руки, генерируемые в ответ на три движения руки человека. В первой строке показаны три попытки горизонтального качания. Во второй строке показаны три испытания для вертикального (подробнее …)

Как видно из, наша система имитации успешно распознала и регенерировала движения рук человека, впервые замеченные в 7 из 9 испытаний. Всего мы провели 20 испытаний и выяснили, что процент правильной имитации составил 81%.

9.2.5. Резюме модели имитации

Наша гипотеза заключалась в том, что нейронное представление самоизученного сенсорно-моторного обучения новорожденного может быть повторно использовано для имитации впервые увиденного жестового движения, показанного другим человеком.Мы исследовали эту гипотезу, создав систему имитации на человекоподобном роботе. Наш робот начинает создавать модели самодвижения. Во время исследовательской фазы самообучения робот изучает когерентные зрительно-моторные паттерны, представляя их как многомерные траекторные аттракторы. После фазы исследовательского самообучения перед роботом появляется человек. Человек выполняет движение руки, которое похоже на одно из движений, выполняемых в процессе обучения. Этот визуальный паттерн активирует соответствующий зрительно-моторный аттрактор траектории, то есть память робота.Это немедленно вызывает движение руки, представленное аттрактором траектории, что приводит к имитационной реакции. Можно сказать, что наш робот приобрел способность раннего подражания путем самообучения. Важно отметить, что робот не распознает то, что он видит как человеческую руку, и не выполняет никаких конкретных вычислений, предназначенных для имитации. Когда робот имитирует движение человека, он просто повторно переживает зрительно-моторный паттерн, который он узнал ранее о самодвижении.Этот результат подтверждает нашу гипотезу.

9.3. Воплощенная основа имитации

Распознавание действий других поддерживается системой зеркальных нейронов в мозгу приматов. В предыдущем разделе мы показали, как простое сенсорно-моторное обучение собственному моторному лепету может приобрести базовые функции системы зеркальных нейронов. Однако система, описанная в предыдущем разделе, предполагает, что исходные примитивы движения уже встроены. Это серьезная проблема, потому что то, что изучает система, полностью определяется набором моторных примитивов, которые произвольно выбираются и программируются разработчиком системы.Для того чтобы система имела возможность неограниченной имитации, крайне важно, чтобы система могла автономно обнаруживать соответствующие единицы действия, которые могут стабильно воспроизводиться другим агентом. В этом смысле единицы действия составляют символическую информационную структуру, которая может использоваться разными агентами. Это может быть передано другим агентам. Совместно используемая информация (также известная как «умения») четко сообщает разным агентам, как выполнить одно и то же действие в немного разных вариантах осуществления. Более того, они предоставляют информацию, относящуюся к цели, поскольку они являются критическими условиями для достижения состояния цели.Это связывает уровень единиц действия с зеркальным нейроном и целенаправленную организацию множества действий. Для нашей концепции распознавания и реконструкции действий с использованием таких символических воплощенных информационных структур мы провели роботизированный эксперимент. Мы выбрали действие «перекатывание и подъем» (), попросили испытуемых многократно выполнять это действие и измерили их движение всего тела с помощью оптической системы захвата движения.

РИСУНОК 9.12

Раскатывающееся движение как пример для распознавания и восстановления действий.

Мы проанализировали результаты с точки зрения траекторий в пространстве состояний. Эти траектории в пространстве состояний сходились или разветвлялись в некоторых критических состояниях. Эти состояния могут быть общими для разных агентов и облегчать воспроизведение действия. Мы можем рассматривать эти критические состояния как символы. Мы разработали робота-гуманоида () с сильно антропоморфным воплощением. Его внешняя форма, конфигурация суставов и массовое распределение максимально приближены к взрослому человеку. Напомним, что морфология важна, потому что она влияет на динамику генерируемого действия.Мы протестировали реконструкцию действия на этом роботе. Действие крена и подъема уже было представлено символами, кодирующими ранее описанные критические состояния в пределах траектории пространства состояний. Численное моделирование и поиск сгенерировали двигательные паттерны, которые соответствовали символам. Мы применили эти сгенерированные двигательные паттерны к роботу, который успешно воспроизвел движение кувырка и подъема; видеть .

РИСУНОК 9.13

Наш робот-гуманоид, разработанный для выполнения гуманоидных действий.

РИСУНОК 9.14

Наш робот-гуманоид успешно воссоздает движение кувырка и подъема.

9.4. Хаотическое исследование встроенных информационных структур

Сенсорно-моторное отображение, такое как зрительно-моторное отображение, является ключевым внутренним механизмом агента, влияющим на его поведение. Правильное сенсорно-моторное отображение служит механизмом управления, управляющим телом агента. Когда агент перемещается, могут возникать информационные структуры, которые используются как для управления, так и для распознавания.Проблема в том, как управлять телом, когда возникающая информационная структура неизвестна. Классический метод решения этой проблемы предполагает набор из примитивов движения. Это основные действия, которые можно комбинировать для формирования различных последовательностей движений, ведущих к произвольному поведению. Недостатком является то, что количество возможных комбинаций для управления многими степенями свободы резко возрастает, как в случае с роботами-гуманоидами. Другой недостаток связан с оптимизацией только одной оценочной функции без учета других возможностей.Поэтому мы предлагаем новую модель. Эта модель не работает с примитивами или оценочными функциями. Вместо этого он использует принцип воплощения. Робот, управляемый этой моделью, демонстрирует модели движения, соответствующие динамике его тела. Картина движения стабилизируется за счет взаимного увлечения. Кроме того, модель является адаптивной, поскольку она может переключаться на другие шаблоны движения в случае изменения ограничений окружающей среды. Эта модель состоит из распределенного набора хаотических элементов в сочетании с многоэлементной опорно-двигательной системой [11].

9,5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы показали, что способность к подражанию — сложная когнитивная функция. Это требует извлечения значимых функций и их восстановления, используя их собственное поведение. Вдохновленные ранними способностями новорожденного к подражанию, мы внедрили обучающую модель системы зеркальных нейронов на роботе. Он рано приобретает способность к подражанию, основанную на самоисследовании сенсорно-моторного обучения. Наша модель получает внутреннее представление о зрительно-моторных функциях, извлеченных во время самомодвижения.Внутреннее представление служит как для восприятия, так и для создания действий простых жестов рук. Затем мы указали, что единицы действий, которые исследует учащийся, не должны передаваться извне. Скорее они должны быть основаны на воплощении самого учащегося. И мы показали, как из гуманоидного воплощения рождаются значимые единицы действий. Единицы являются «символическими» в том смысле, что они воспроизводимы между различными агентами, имеющими аналогичный вариант воплощения. Наконец, мы вкратце представили, как учащийся может начать без предопределенных примитивов, исследовать и обнаруживать такие единицы действия, возникающие из воплощения посредством воплощения в виде поля сцепления хаоса.Интеграция этих принципов привела бы к экспериментальной установке с реалистичным воплощением гуманоидов, хаотическим исследованием и сенсорно-моторным обучением. В настоящее время мы продвигаемся в этом направлении исследований, моделируя внутриутробный плод человека с помощью модели самоорганизующейся нервной системы [10].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Арбиб М.А., Биллард А., Якобони М., Озтоп Э. Синтетическая визуализация мозга: захват, зеркальные нейроны и имитация. Neural Netw. 2000; 13: 975–997.[PubMed: 11156205]

2.

Асада М., МакДорман К.Ф., Исигуро Х., Куниёси Ю. Когнитивная развивающая робототехника как новая парадигма в дизайне роботов-гуманоидов. Робот. Auton.Syst. 2001. 37 (2–3): 185–193.

3.

Бертоуз Л., Баккер П., Куниёси Ю. Развитие окуло-моторного управления с помощью имитации роботов. Международная конференция IEEE / RSJ по робототехнике и интеллектуальным системам, Осака. 1996: 376–381. В.

4.

Даутенхан К.Знакомство друг с другом — Искусственный социальный интеллект для автономных роботов. Робот. Auton. Syst. 1995. 16: 333–356.

5.

Demiris J, Rougeaux S, Hayes G.M, Berthouze L, Kuniyoshi Y. Отложенная имитация движений головы человека активной стереозрительной головкой. Материалы международного семинара IEEE по коммуникации роботов и человека (ROMAN). 1997: 88–93. В.

6.

Hayes G.M, Demiris J. Контроллер робота, использующий обучение путем имитации.В: Борковски А., Кроули Дж. Л., редакторы. Материалы 2-го Международного симпозиума по интеллектуальным робототехническим системам. Гренобль: 1994. С. 198–204. В. ЛИФТА-ИМАГ.

7.

Куниёси Ю. Наука подражания — К физически и социально обоснованному интеллекту — 1994 Тех. Реп. TR-94001 RWC.

8.

Куниёси Ю., Инаба М., Иноуэ Х. Обучение через наблюдение: извлечение многоразовых знаний о задачах из визуального наблюдения за действиями человека.IEEE Trans. Робот. Автомат. 1994; 10 (5)

9.

Куниёси Ю., Иноуэ Х. Качественное распознавание текущих последовательностей действий человека. Труды IJCAI93. 1993; 1600: 1609. В.

10.

Куниёси Ю., Сангава С. Раннее моторное развитие из частично упорядоченной динамики нервного тела — эксперименты с кортико-спинально-мышечно-скелетной моделью. Биол. Киберн. Декабрь 2006 г., 95 (6): 589–605. [PubMed: 17123097]

11.

Куниёси Ю., Сузуки С., Сангава С.Возникновение, исследование и изучение воплощенного поведения. В: Thrun S, Brooks R, Durrant-Whyte H, редакторы. Робототехнические исследования: итоги 12-го международного симпозиума Isrr. Vol. 28 из Springer Tracts в продвинутой робототехнике. Нью-Йорк: Springer Verlag; 2007. В.

12.

Куниёси Й, Йорозу Й, Инаба М., Иноуэ Х. От зрительно-моторного самообучения к раннему подражанию — нейронная архитектура для обучения гуманоидов. В материалах Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации.2003: 3132–3139.

13.

Матарич М.Дж., Помплан М. Поведение фиксации при наблюдении и имитации движения человека. Cogn. Brain Res. 1998. 7 (2): 191–202. [PubMed: 9774730]

14.

Мельцов А.Н., Мур М.К. Имитация мимики и жестов рук новорожденными людьми. Наука. 1977; 198: 75–78. [PubMed: 17741897]

15.

Miyamoto H, Schaal S, Gandolfo F, Gomi H, Koike Y, Osu R, Nakano E, Wada Y, Kawato M. Робот для обучения кендаме, основанный на двунаправленной теории.Neural Netw. 1996. 9 (8): 1281–1302. [PubMed: 12662536]

16.

Морита М. Память и обучение последовательных шаблонов немонотонными нейронными сетями. Neural Netw. 1996; 9: 1477–1489. [PubMed: 12662546]

17.

Pfeifer R, Scheier C. Cambridge, MA: MIT Press; 1999. Понимание интеллекта.

18.

Piaget J. Нью-Йорк: W. W. Norton; 1962. Игра, мечты и подражание в детстве.

*

Работа, представленная в этом разделе, была первоначально опубликована как ссылка [12] в 2003 году.

*

Мы благодарим семью Куниёси за их сотрудничество в этом исследовании.

Имитация | поведение | Britannica

Имитация , в психологии воспроизведение или выполнение действия, которое стимулируется восприятием аналогичного действия другим животным или человеком. По сути, это модель, на которую направлено внимание и реакция подражателя.

В качестве описательного термина, имитация охватывает широкий диапазон поведения.В своих естественных местообитаниях можно наблюдать, как молодые млекопитающие копируют действия старших представителей вида или игры друг друга. Среди людей подражание может включать в себя такие повседневные переживания, как зевание, когда зевают другие, множество бессознательно и пассивно усвоенных копий социального поведения и преднамеренное принятие идей и привычек других.

Исследования младенцев показывают, что во второй половине первого года обучения ребенок будет имитировать выразительные движения других — например, поднятие рук, улыбку и попытки говорить.На втором году жизни ребенок начинает имитировать реакции других людей на предметы. По мере взросления ребенка перед ним ставятся всевозможные модели, большинство из которых определяется его культурой. К ним относятся физическая осанка, язык, базовые навыки, предрассудки и удовольствия, а также моральные идеалы и табу. То, как ребенок их копирует, определяется главным образом социальными и культурными влияниями поощрения или наказания, которые направляют его развитие.

Любое единообразие или сходство мыслей и действий людей не обязательно означает, что они вызваны одними и теми же или подобными психологическими мотивами или механизмами.Вариации ситуаций, побуждений и усвоенных способов адаптации часто слишком сложны, чтобы их можно было отнести к категории имитации.

Многие ранние психологи считали само собой разумеющимся, что подражание было вызвано инстинктом или, по крайней мере, наследственной предрасположенностью. Более поздние авторы рассматривали механизмы подражания как механизмы социального обучения. Подражание занимает центральное место в подходе к социальному обучению американского психолога канадского происхождения Альберта Бандуры.Его исследования показали, что человеческому поведению можно научиться, подражая другому человеку, который, как наблюдают, получает какое-то вознаграждение или поощрение за поведение. Исследователи обычно различают подражание, вызванное простым условным рефлексом, вызванное обычным обучением методом проб и ошибок, и имитацию с участием высших мыслительных процессов.

Определение и примеры в риторике

В риторике и композиции учащиеся применяют имитацию, когда они читают, копируют, анализируют и перефразируют текст крупного автора.Этот термин также известен (на латыни) как «imitatio». «Это универсальное правило жизни: мы должны стремиться копировать то, что мы одобряем в других», — писал много веков назад Марк Фабий Квинтилиан, римский педагог первого века. С того времени — и на протяжении тысячелетий — подражание часто было самой искренней формой лести, как показывают следующие мысли писателей и мыслителей.

Определение

Имитация — это не то же самое, что плагиат, что означает признание чужой работы своей собственной, помещая ее в свое письмо без указания авторства или упоминания.Подражая, вы черпаете вдохновение у уважаемого автора, а не переписываете его работу и не называете ее своей.

В поисках голоса

«Никогда не бойтесь подражать другому писателю. Подражание — это часть творческого процесса для любого, кто изучает искусство или ремесло … Найдите лучших писателей в той области, которая вам интересна, и прочитайте их работы вслух. ваше ухо — их отношение к языку. Не беспокойтесь, что, подражая им, вы потеряете свой голос и свою индивидуальность.Достаточно скоро вы сбросите эти шкуры и станете тем, кем должны стать »- Уильям Зинссер,« О хорошем письме ». Коллинз, 2006.

Здесь Зиннсер объясняет, что писатели практикуют подражание, изучая голос авторов, которыми они восхищаются, а не копируют их слова. Не меньшее литературное светило, чем покойный американский писатель и лауреат Нобелевской премии Эрнест Хемингуэй, практиковал подражание — не только голосом и тоном, но даже содержанием рассказа. Согласно статье Далии Альберге в The Guardian за 2019 год:

«Новое исследование показывает, что темы и стиль письма Энрике Серпы, малоизвестного кубинского автора, находят отклик в произведениях Эрнеста Хемингуэя, который написал некоторые из своих самых известных книг, находясь на Кубе в 1940-х и 1950-х годах.Американский академический профессор Эндрю Фельдман сказал, что существуют сильные параллели между рассказами Серпы и более поздними работами Хемингуэя, в том числе Иметь и не иметь и Старик и море . Хотя это «не плагиат», истории были «невероятно похожи, поразительное сходство с точки зрения тем и стиля» ».

В свою очередь, уникальный стиль и голос Хемингуэя повлияли на поколения писателей, которые увлекаются его творчеством и становятся привязанными к нему.

Привязка к писателям

«Писатели, которых мы поглощаем в молодости, связывают нас с ними, иногда легко, иногда железом.Со временем оковы отпадают, но если присмотреться, иногда можно различить бледно-белую бороздку выцветшего шрама или характерный мелово-красный цвет старой ржавчины »- Дэниел Мендельсон,« Американский мальчик ». The American Boy. New Yorker 7 января 2013 г.

Здесь Мендельсон объясняет, как вы, как писатель, подражаете автору, «привязывая» к тому, как он объясняет вещи, как они подходят к своему письму, и даже к своей страсти к своему ремеслу. По мере того, как время идет, и вы становитесь более уверенными в своем письме, признаки этой привязки или имитации исчезают.

Red Smith на имитации

Спорт — отличная аналогия для письменного подражания. Писатель Ред Смит объясняет, как его писательское вдохновение сформировало его стиль, пока он не разработал свой собственный.

Подражая другим

«Когда я был очень молодым спортивным обозревателем, я сознательно и беззастенчиво подражал другим. У меня был ряд героев, которые какое-то время восхищали меня … Дэймон Раньон, Уэстбрук Пеглер, Джо Уильямс … Думаю, вы понимаете. что-то от этого парня и что-то от этого… Я намеренно подражал этим трем парням, одному за другим, никогда вместе. Я читаю по одной из них ежедневно, искренне, буду восхищаться им и подражать ему. Тогда кто-нибудь другой полюбил бы меня. Это постыдное признание. Но постепенно, в ходе какого процесса, я понятия не имею, ваше собственное письмо имеет тенденцию кристаллизоваться, обретать форму. Тем не менее, вы научились некоторым приемам у всех этих ребят, и они каким-то образом включены в ваш собственный стиль. Довольно скоро вы перестанете имитировать », — Ред Смит в« Не приветствовать в прессе », изд.Джером Хольцман, 1974

Сам Смит был известным спортивным обозревателем, который повлиял на бесчисленное количество спортивных обозревателей. Они подражали ему, а он подражал тем, кто был до него. Смит показывает, что подражание похоже на примерку пары обуви, наблюдение за тем, как они себя чувствуют после прогулки в них, отказ от них и примерку других, пока вы не найдете свою собственную пару — туфли в этом примере олицетворяют чей-то голос.

Имитация в классической риторике

Подражание было жизненно важной частью развития человеческих знаний и стиля.

Имитация Возрождения

«Три процесса, с помощью которых человек классицизма, средневековья или эпохи Возрождения приобрел свои знания риторики или чего-либо еще, традиционно назывались« Искусство, Имитация, Упражнение »( Ad Herennium , I.2.3).« Искусство »здесь представлено вся система риторики, так тщательно запоминающаяся; «Упражнение» по таким схемам, как тема, декламация или прогимнасматы . Связка между двумя полюсами обучения и личного творчества — это имитация лучших существующих моделей с помощью средств из которых ученик исправляет ошибки и учится развивать собственный голос.»- Брайан Викерс,» Классическая риторика в английской поэзии «. Southern Illinois University Press, 1970.

Никакие знания (или письма) не являются полностью новыми; он основан на знаниях, стиле и письме, которые появились раньше. Викерс объясняет, что даже риторика эпохи Возрождения, которую Мерриам-Вебстер определяет как «искусство использования слов», основывалась на том, как писатели практиковали подражание, щедро заимствуя у своих предшественников.

Имитация в римской риторике

Еще во времена Римской империи писатели практиковали подражание в риторике.

Серия шагов

«Гениальность римской риторики заключается в использовании имитации на протяжении всего школьного курса для создания восприимчивости к языку и универсальности его использования … Подражание для римлян не было копированием и не просто использованием языковых структур других. Напротив, имитация заключалась в серии шагов …

«Вначале письменный текст читался вслух учителем риторики. … Затем использовалась фаза анализа. Учитель разбирал текст в мельчайших деталях.Структура, выбор слов, грамматика, риторическая стратегия, формулировка, элегантность и т. Д. Будут объяснены, описаны и проиллюстрированы для учащихся …

«Затем ученики должны были запомнить хорошие модели … Затем ученики должны были перефразировать модели … Затем ученики переделали идеи в рассматриваемом тексте … Этот переделанный процесс включал как письмо, так и устную речь». — Донован Дж. Охс, «Подражание». Энциклопедия риторики и композиции , изд.пользователя Theresa Enos. Тейлор и Фрэнсис, 1996

Очс повторяет, что имитация — это , а не копирование. Еще во времена Римской империи подражание было ступенью в процессе обучения. Он представляет собой систематический подход, помогающий студентам найти свой собственный внутренний голос.

Имитация и оригинальность

В конечном счете, ключ к подражанию — и что отличает его от плагиата — это упор на то, чтобы помочь новым писателям и ораторам добиться оригинальности в своих произведениях.Студент мог начать с копирования работы «любимого автора», но это было лишь частью процесса, помогающего им расти как писателям.

В поисках оригинальности

«Все эти [древние риторические] упражнения требовали от учащихся копировать работу какого-то автора, которым восхищались, или развивать заданную тему. Древняя зависимость от материала, составленного другими, может показаться странной современным студентам, которых учили, что их работа должна Но древние учителя и ученики сочли бы понятие оригинальности довольно странным; они полагали, что настоящий навык заключается в способности подражать или улучшать что-то, написанное другими.»- Шэрон Кроули и Дебра Хоуи,» Древняя риторика для современных студентов «. Пирсон, 2004 г.

Здесь Кроули подчеркивает ключевой момент подражания: «[R] eal умение заключается в способности подражать или улучшать то, что написано другими». Она отмечает, что древние учителя сочли бы идею создания оригинальной прозы с нуля странной. Как спортивный обозреватель Смит показал в своей работе на протяжении своей карьеры, имитация — это способ наблюдать за тем, что пишут другие, которые пришли раньше, и как они пишут, чтобы улучшить то, что они создали, и найти свой собственный внутренний голос в творчестве. процесс.Можно сказать, что поиск оригинальности — это на самом деле самая искренняя форма подражания.

Источники

Имитация предложения на английском языке

При изучении риторики и композиции имитация предложения — это упражнение, в котором учащиеся изучают образец предложения, а затем имитируют его структуру, предлагая свой собственный материал. Также известен как моделирование .

Подобно объединению предложений, имитация предложений предлагает альтернативу традиционному обучению грамматике и способ развития стилистической ловкости.

Примеры и наблюдения

• «Имитация предложения имеет долгую историю. Учащиеся имитируют структуру типовых предложений с их собственным содержанием. Обычно это помогает расширить репертуар грамматических структур учащихся. В зависимости от типовых предложений учащиеся могут научиться использовать аппозитивы, причастные фразы , придаточные предложения или параллельная структура (среди прочего) в их написании. Им не обязательно знать названия структур — фактически, я начал обучать подражанию, называя части предложений («Предложение начинается с инфинитивная фраза.. . ‘) и почти уничтожили интерес моих студентов, прежде чем я узнал, что они могут имитировать, ничего не называя. Как только они поняли идею подражания, они стали заядлыми подражателями, предлагая мне предложения для использования с классом и щедро делясь своими подражаниями ».
  (Дебора Дин, Bringing Grammar to Life . International Reading Assoc., 2008)

Образцы имитаций

ТИПОВОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ: Виселица стояла в небольшом дворике, отдельно от основной территории тюрьмы, и заросла высокими колючими сорняками.- Джордж Оруэлл, «Повешение»
(Напишите предложение в соответствии с образцом типового предложения.)
ИМИТАЦИЯ: Собака задрожала на заднем плане, промокшая от того, что пробиралась носом по утренней траве, и покрытая влажными морскими пятнами. .
ТИПОВОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ: Он быстро прошел узким переулком Темпл-Бар, бормоча себе под нос, что они могут отправиться в ад, потому что он собирается хорошо провести ночь. — Джеймс Джойс, «Counterparts».
ИМИТАЦИЯ: Они стояли снаружи. на мокром асфальте террасы, делая вид, что они не слышали нас, когда мы позвали их из библиотеки.
ТИПОВОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ: Я пошел в лес, потому что хотел жить осознанно, показать только основные факты жизни и посмотреть, не смогу ли я узнать то, чему оно должно учить, и не обнаружил ли, когда я умру, обнаружил, что я — Генри Дэвид Торо, Уолден
ИМИТАЦИЯ: Я вежливо приветствовал его, хотя планировал неоднократно бросать ему вызов, чтобы оценить его эрудицию, проверить, сможет ли он различать то, что было целесообразно в каждой ситуации, и после Я тщательно зондировал его, чтобы объявить, что для него нет места в нашей организации.
(Эдвард П. Дж. Корбетт и Роберт Дж. Коннорс, Классическая риторика для современного студента , 4-е изд. Oxford University Press, 1999)

Поиск шаблонов моделей

«Один из эффективных способов экспериментов с различными стилями и расширения вашего запаса шаблонов предложений — это имитировать (или имитировать) стиль других хороших писателей, писателей, которых вы уважаете …
« Лучшее место для поиска образцовых шаблонов — это ваше чтение . Процесс прост и приятен: выберите структуры предложений, которые вам нравятся, из работ профессиональных писателей и подражайте их шаблонам, заменяя их слова и идеи своими собственными.Чтобы быть уверенным в том, что вы можете точно выделить эти шаблоны, вы должны уметь делать три вещи: (Adrienne Robins, The Analytical Writer: A College Rhetoric . Collegiate Press, 1996)

1. Укажите базовое предложение.
2. Определите дополнения.
3. Определите связи между описательными частями предложения и тем, что они описывают.

Имитация приговора Джона Апдайка

«Почти каждый может с удовольствием прочитать предложение, в котором Джон Апдайк рассказывает нам, каково было видеть Теда Уильямса.. . совершил хоумран в своем последнем бою 28 сентября 1960 года:

Это было в книгах, когда оно еще было в небе.

«… Насколько сложно написать предложение, подобное предложению Апдайка? Что ж, давайте попробуем. Что вам нужно, так это шарнирное слово, которое якобы разделяет различные временные состояния, но фактически сводит их вместе до такой степени, что между ними нет временного расстояния Вот моя (относительно слабая) попытка: «Это было у меня в желудке, прежде чем оно было готово.Я не собираюсь делать каких-либо серьезных претензий в отношении своего предложения, но скажу, что это попытка игры приблизиться к искусству Апдайка, имитируя его, располагая предложения примерно так же, как он это делает, чтобы достичь цели. в чем-то похожий, хотя и явно незначительный эффект. И как только вы освоите это — сосредоточиться на форме, которую затем можно заполнить любым количеством содержимого, — вы сможете делать это бесконечно. «Она была зачислена в Гарвард до того, как зачала». «Он выиграл матч до первой подачи.'»
(Стэнли Фиш, Как написать предложение и как прочитать один . HarperCollins, 2011)

Р.Л. Стивенсон о соблазнительной обезьяне

«Каждый раз, когда я читаю книгу или отрывок, которые мне особенно нравятся, в которых что-то сказано или эффект, произведенный с должным вниманием, в которых была либо заметная сила, либо какое-то счастливое различие в стиле, я должен немедленно сесть и Я попытался подражать этому качеству. Я потерпел неудачу, и я знал это; и снова пытался, и снова был безуспешен и всегда безуспешен; но, по крайней мере, в этих тщетных схватках я получил некоторую практику в ритме, в гармонии, в построении и согласование частей.Таким образом, я играл усердной обезьяны перед Хэзлиттом, Лэмбом, Вордсвортом, сэром Томасом Брауном, Дефо, Хоторном, Монтенем, Бодлером и Оберманом. . . .
«Возможно, я слышу, как кто-то кричит: Но это не способ быть оригинальным! Это не так; и нет другого пути, кроме как родиться таким. И еще, если вы родились оригиналом, есть ли что-нибудь в этом обучении Это подрежет крылья вашей оригинальности. Не может быть ничего более оригинального, чем Монтень, и не может быть более непохожего на Цицерона, но ни один мастер не может не увидеть, как много один, должно быть, пытался в свое время подражать другому.Бернс — это тот самый тип первоклассной силы в письмах: он был самым подражательным из всех людей. Сам Шекспир, имперский, идет прямо из школы. Только от школы мы можем ожидать хороших писателей; эти беззаконные исключения почти всегда принадлежат школе, которую выпускают великие писатели. И здесь нет ничего, что должно удивлять внимательных. Прежде чем он сможет сказать, какие каденции он действительно предпочитает, ученик должен испробовать все, что возможно; прежде чем он сможет выбрать и сохранить подходящий ключ слов, он должен давно попрактиковаться в литературных гаммах.«
(Роберт Луи Стивенсон,« Соблазнительная обезьяна », 1887 г.)

Обучение подражанию в композиции (1900)

«Ценность имитации в обучении композиции слишком часто упускается из виду …
» Природа интеллектуальной имитации, ее избирательный характер в моделях выбора, прогрессивный характер модели, когда-либо становящейся все более утонченной, более идеальной, не могли легко быть более очевидным. То, что так много оригинальных и гениальных литераторов так широко использовали подражание в развитии своего стиля и метода мышления, кажется, дает много доказательств в пользу более либерального использования подражания и его методов в других направлениях обучения.В этой статье уже говорилось, и я хочу еще раз подчеркнуть это, что, хотя подражание само по себе не является оригинальностью, это рациональный метод развития оригинальности в человеке ».
(Джаспер Ньютон Деаль, Имитация в Образование: его природа, масштабы и значение , 1900)

Упражнения с имитацией приговора

границ | Подражание как механизм познавательного развития: кросс-культурное исследование обучения правил 4-летними детьми

Введение

Способность учиться на действиях других отличает наш вид.Младенцы и дети ясельного возраста имеют редкую в животном мире склонность к подражанию широкому спектру действий (Meltzoff et al., 2009; Whiten et al., 2009). Это включает в себя воспроизведение не только общего результата или конечных состояний, которых достигают другие с помощью объектов, но также и точных средств, используемых для их достижения. Например, увидев новый акт, когда взрослый прикасается головой к световой панели, чтобы осветить его, 18-месячные подростки, скорее всего, выполнят этот новый поступок даже после недельной задержки (Meltzoff, 1988).Нейронная основа имитации младенцев и детей раскрывается с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ; Marshall and Meltzoff, 2014).

Имитация имеет несколько преимуществ для когнитивного развития. Воспроизведение точных действий других ускоряет и поддерживает культурное обучение инструментальным действиям и произвольным ритуалам (Tomasello, 1999; Boyd and Richerson, 2005; Meltzoff et al., 2009; Herrmann et al., 2013). Инструментальные инновации и социальные обычаи могут распространяться в сообществах посредством имитации, тем самым приводя к сохранению такого поведения из поколения в поколение и предоставляя больше возможностей для кумулятивного прогресса.

Особое преимущество имитации с высокой точностью состоит в том, что она увеличивает возможности обучения (Williamson and Markman, 2006). Даже если действия не до конца поняты, дети, способные имитировать их в точных деталях, получают возможность открыть для себя более глубокий смысл и когнитивное понимание действий, которые сначала улавливаются только более поверхностным образом. В этой статье мы выдвигаем гипотезу о том, что имитация действий может вызвать когнитивные изменения, и проверяем эту идею с помощью новой процедуры, использующей категоризацию объектов по их весу.Мы провели эти тесты в двух культурах, Китае и США.

То, что дети узнают из действий других, не ограничивается конкретными наблюдаемыми движениями. Дети также предполагают и воспроизводят цели, которые другие стремятся достичь, и когнитивные правила, которые определяют поведение других (для обзора см. Meltzoff and Williamson, 2013). Например, дети имитируют намеченную цель взрослого (например, Meltzoff, 1995), причинно-следственные связи (Horner, Whiten, 2005; Schulz et al., 2008; Buchsbaum et al., 2011; Waismeyer et al., 2015), организации, руководящей действиями других (Whiten et al., 2006; Flynn and Whiten, 2008; Loucks, Meltzoff, 2013), и абстрактными правилами (Subiaul et al., 2007a, b, 2014; Williamson et al. , 2010; Wang et al., 2015).

Доказательства того, что было названо «абстрактной имитацией», получены от Williamson et al. (2010), что является основой текущего эксперимента. Дети в этом исследовании увидели, как взрослый сортирует четыре объекта на две корзины в зависимости от визуального свойства, цвета (эксперимент 1) или звуков, издаваемых объектами при встряхивании (эксперимент 2).Когда давалась возможность манипулировать объектами, дети в экспериментальных группах с большей вероятностью классифицировали объекты по этим соответствующим свойствам, чем контроли. Затем детям было предложено обобщающее задание — другой набор предметов, которые отличались от оригиналов как по виду, так и по цвету или издаваемому ими звуку. Хотя взрослый никогда не манипулировал этим вторым набором, дети в экспериментальной группе отсортировали эти объекты по ключевому свойству объекта (цвету или звуку), предполагая, что дети усвоили абстрактное правило, которое можно было бы обобщить для всех стимулов.

Здесь мы распространили идею «абстрактного подражания» на изучение детьми интересной области физики — веса объекта. Классификация по весу — это сложная задача для дошкольников. Результаты Wang et al. (2015) показывают, что 36-месячные дети того же возраста, которые легко научились сортировать предметы по цвету и звуку, не могли усвоить правило сортировки по весу посредством наблюдения и имитации. Этот вывод согласуется с предыдущими исследованиями, в которых установлено, что дети дошкольного возраста борются с задачами, требующими учета веса независимо от внешнего вида предметов (Smith et al., 1985; Schrauf et al., 2011).

Кросс-культурные методы использовались для оценки того, какие аспекты социального обучения универсальны в культурном отношении, а какие различаются. В целом эти исследования показали существенное сходство в раннем подражании детям, несмотря на значительные различия в культурной среде (Callaghan et al., 2011; Wang et al., 2012). Например, очень похожие реакции были продемонстрированы у детей из промышленно развитых австралийских городов и детей из отдаленных общин бушменов и аборигенов (Nielsen and Tomaselli, 2010; Nielsen et al., 2014).

Вполне возможно, что имитация когнитивных правил зависит от культурного опыта, и китайская культура представляет собой интересный теоретический тест. Китай и другие азиатские страны называют «коллективистскими» культурами (Маркус и Китайма, 1991; Ойсерман и др., 2002). Считается, что из-за языка и культуры люди, выросшие в Китае, уделяют относительно больше внимания гармоничным отношениям, чем те, кто вырос в США и других западных культурах, получивших название «индивидуалистических» культур.Китайская практика воспитания детей подчеркивает ценность групп, социальной сплоченности и соответствия в поведении (Jose et al., 2000). Китайское общество также подчеркивает, что позволяет другим сохранять «Миан Цзи» или «Лицо», что обычно приводит к неявному и консервативному выражению своего мнения (Redding and Ng, 1982). Китайские методы воспитания детей могут стать плодородной тренировочной площадкой для выявления невидимых правил и мотиваций, объясняющих видимое поведение.

Текущий эксперимент проверяет абстрактное подражание правилам китайскими детьми и сравнивает его с Wang et al.(2015) существующий набор данных по американским детям. Всем детям были предъявлены четыре визуально идентичных предмета: два тяжелых и два легких. В экспериментальной группе дети видели, как взрослый поднимал каждый предмет и сортировал их (по весу) в две корзины. Две контрольные группы были использованы для определения того, какие элементы демонстрации необходимы для содействия сортировке по весу. В частности, мы проверили, было ли наблюдение демонстрации преднамеренной сортировки (экспериментальная обработка) более эффективным для выявления сортировки по весу, чем наблюдение только действий по поднятию (элемент управления для «усиления стимула») или действий по поднятию + отсортированное конечное состояние (элемент управления для « эмуляция »или дублирование конечного состояния).

Один вопрос заключался в том, может ли акцент на групповой сплоченности и конформности в Китае подчеркнуть глубинный смысл поведения других, что даст китайским детям преимущество в изучении неочевидных когнитивных правил, таких как категоризация по невидимому свойству веса. Однако абстрактная имитация правил может быть доступна в первые годы жизни во всех культурах — культурная универсальность, которая способствует дальнейшему когнитивному развитию.

Не менее важно для межкультурного аспекта, мы стремились осветить, как подражание может информировать теории о связи между восприятием, действием и когнитивным развитием.Предыдущие исследования показали, что воспроизведение определенных действий может побудить детей узнать основную цель действия (например, Williamson and Markman, 2006). Если это так, то имитация детьми определенных действий взрослого по взвешиванию и «поднятию тяжестей» (поднятие и опускание) может помочь им изолировать и сделать вывод о том, что лежащие в основе различия в весе являются основой для классификации визуально идентичных объектов. Если это так, это поможет понять, как имитация действия может способствовать развитию когнитивных правил (см. «Обсуждение»).

Материалы и методы

Участников

Участниками стали девяносто шесть четырехлетних детей. Половина составляли китайцы ( N = 48; M = 53,06 месяца, SD = 3,77 месяца; 24 мужчины), а половина — американцы ( N = 48, M = 48,92 месяца, SD = 1,66 месяца; 24 мужчины. ). Китайские участники были набраны из детского сада при университете в Китае, который в основном набирает детей ханьской национальности. Американские участники были набраны из крупного мегаполиса (выборка составляла 78% белых, 16% черных / афроамериканцев, 3% других, 2% были выходцами из Латинской Америки и 1% не сообщали).

американских детей были протестированы индивидуально в лаборатории, и их поведение было записано на видео для последующей оценки. Китайские дети проходили индивидуальное тестирование в тихой комнате своей школы. Наблюдательный совет государственного университета Джорджии (IRB) обеспечил надзор за проектом.

Материалы

Четыре набора из четырех объектов использовались в качестве стимулов (рис. 1A). Два набора состояли из четырех желтых резиновых уток (5,5 см × 4,5 см × 5 см) каждый. Два других набора состояли из четырех пластиковых зебр (5 см × 5 см × 4 см).В каждом наборе четыре объекта были визуально идентичны, но, незаметно для ребенка, различались невидимым свойством веса. Для каждого набора уток две утки весили 87,5 г («тяжелые») и две — 21,7 г («легкие»). Для каждого набора зебры две зебры весили 41,5 г («тяжелые») и две — 11,6 г («легкие»). Экспериментальная работа показала, что два веса, использованные в каждом наборе, легко распознавались нетренированными взрослыми. Объекты нельзя было различить ни зрением, ни слухом (ни один из объектов не издавал звука при манипуляциях, потому что внутренние камеры были либо заполнены, либо пусты).Объекты были пространственно рассортированы в лоток с двумя чашами (23,5 см × 5 см × 4,5 см), далее именуемый «контейнерами».

Рис. 1. Фотографии экспериментальных материалов (A), которые состоят из наборов из четырех визуально идентичных уток, четырех визуально идентичных зебр и корзин для сортировки объектов. В каждом наборе два объекта тяжелые и два легких. В строке (B) показано, как взрослый совершает подъемное «поднимающее» движение, которое состоит из полного цикла подъема и опускания предмета на плоской ладони, как если бы он взвешивался.

Процедура

Каждого ребенка случайным образом распределили в одну из трех независимых экспериментальных групп. Во всех группах процедура состояла из демонстрации и периода ответа. Следующие три фактора были уравновешены внутри экспериментальных групп и между ними: (а) пол ребенка, (б) порядок, в котором предъявлялись стимулы (утки или зебры в качестве первого набора), и (в) сторона, на которой находился тяжелый предмет. объекты были размещены во время демонстрации (слева и справа).В каждой группе было 16 китайских и 16 американских детей.

Демонстрационный период

Опытная группа: поднятие + сортировка

Экспериментатор поместил один набор объектов (например, уток) на стол в квадратном порядке (примерно 12 см × 12 см). Два объекта одного веса были расположены справа от квадрата, а два объекта другого веса — слева. Разницы в весе не было видно и, следовательно, ребенок не знал.С точки зрения экспериментатора бункеры были размещены на столе за объектами (рис. 1В). Затем экспериментатор обратил внимание ребенка (например, «Сейчас моя очередь»).

В этой группе дети видели, как экспериментатор намеренно сортирует предметы по весу. Экспериментатор взял ближайший к ребенку объект (справа от ребенка), положил его себе на ладонь и шесть раз «взвесил», как если бы проверял вес объекта, покачивая им вверх и вниз на плоской поверхности. ладонь во взвешивающем движении (см. рис. 1B).Затем объект был помещен в корзину справа от ребенка. Затем экспериментатор взял второй предмет с правой стороны ребенка, поднял его таким же образом и поместил в ту же корзину. Затем экспериментатор таким же образом поднял каждый из двух оставшихся объектов и поместил каждый из них в другую корзину. На протяжении всей демонстрации у экспериментатора было нейтральное приятное выражение лица. Подъемное движение было идентичным для всех объектов, потому что экспериментатор практиковал его одинаково для каждого объекта, а разница в весе была настолько минимальной, что кинематика подъема могла выполняться одинаково.

Контрольная группа 1: поднятие + без сортировки

В этой контрольной группе экспериментатор обрабатывал каждый объект, но не сортировал их. Эта группа использовалась для контроля «усиления стимула», которое может произойти, когда взрослый обращается с тестовыми объектами. Экспериментатор поместил один набор предметов на стол в квадратном расположении и обратил внимание детей на предметы («теперь моя очередь»). Затем экспериментатор поднимал каждый объект и поднимал его, точно так же, как в экспериментальной группе, но вместо того, чтобы сортировать объекты, каждый после того, как он был поднят, помещался обратно на стол в исходное положение.Таким образом, в этой контрольной группе дети видели только процесс взвешивания, но не поведение сортировки.

Контрольная группа 2: поднятие + предварительная сортировка

В этом контроле дети видели, как экспериментатор обрабатывает каждый объект, а также видели конечное состояние объектов, отсортированных по ячейкам. Принципиальная разница заключалась в том, что экспериментатор никогда не сортировал объекты по корзинам. Вместо этого четыре объекта были доставлены на стол уже предварительно отсортированными по корзинам. Эта группа контролирует «эмуляцию» или дублирование массива конечных состояний.Экспериментатор привлекал внимание ребенка («теперь моя очередь»), поднимал каждый из предметов по очереди, поднимал их и возвращал каждый на свое место в мусорных ведрах. Таким образом, в этой группе дети видели поведение при взвешивании, а также конечное состояние восприятия, которое было продемонстрировано в экспериментальной группе, но участник никогда не видел, чтобы взрослый сортировал предметы.

Период ответа

Период ответа был идентичным для всех групп. Экспериментатор поместил четыре объекта перед ребенком, а корзины за объектами (с точки зрения ребенка, см. Рис. 1A).Объекты были размещены в квадратной конфигурации, но теперь два объекта с одинаковым весом были поменяны местами (без ведома детей) и помещены в горизонтальные ряды. Пространственное расположение предметов было изменено по сравнению с демонстрационным периодом, так что дети должны были использовать веса предметов, а не просто движения экспериментатора, выбирающие и размещающие, чтобы правильно сортировать предметы. Если бы дети копировали только буквальные движения экспериментатора, им не удалось бы отсортировать по весу, потому что массив был преобразован между демонстрацией и периодом ответа, как описано.(Кроме того, расположение тяжелых и легких предметов в переднем и заднем рядах менялось в течение периодов ответа в каждом из четырех испытаний. Таким образом, если два тяжелых предмета находились в ряду, ближайшем к ребенку, в период ответа в испытание 1, то они находились в ряду дальше всех от ребенка в испытании 2 и т. д.)

Детям было предложено действовать, но не было лингвистического описания содержания действия. Экспериментатор просто сделал нейтральный комментарий: «Теперь ваша очередь.Детям разрешалось манипулировать предметами, пока они не поместили все четыре в мусорные ведра. При необходимости детям задавали вопрос: «Можете ли вы положить их внутрь?» После того, как дети поместили четыре объекта в корзины, экспериментатор убрал корзины для последующей оценки. В ходе испытания 2 детям давали сортировку идентичных групп предметов. Демонстрация этого набора не проводилась. Этот второй набор материалов был необходим, потому что не всегда можно было оценить по видео со 100% уверенностью, что ребенок сделал с тяжелыми / легкими объектами, потому что все они были визуально идентичны, а иногда рука ребенка блокировала обзор камеры; таким образом, мы сохранили бункеры для последующего подсчета очков.

После этих двух испытаний был представлен визуально новый набор из четырех предметов. Если в демонстрации использовался набор уток, набор «зебра» использовался как набор обобщения и , наоборот, . Важно отметить, что эти объекты также отличались по своему абсолютному весу от оригинала (см. Материалы), и экспериментатор не проводил демонстрации сортировки с этими объектами. Эти испытания были разработаны, чтобы оценить, будут ли дети обобщать правило сортировки по весу на новые стимулы.Экспериментатор поместил четыре объекта обобщения, установленных на столе, в квадратном порядке (с тяжелыми и легкими объектами в горизонтальных рядах, см. Уравновешивание выше), и детям дали два периода ответа, как описано выше.

Зависимые меры и оценка

Сортировочный балл

Первичным зависимым показателем является количество испытаний, в которых участники сортировали четыре объекта по весу. Чтобы получить «правильную сортировку», дети должны были сгруппировать два объекта одного веса в одном контейнере и два объекта другого веса в другом контейнере.Каждая правильная сортировка оценивалась как 1, что дает оценку сортировки от 0 до 4 в четырех испытаниях.

Очки роста

Оценивался и другой зависимый показатель — имитация детьми подъема, использованного взрослыми (рис. 1B). Было три компонента: (а) удерживание объекта снизу плоской ладонью, (б) поднятие объекта, подняв руку и позволив ей упасть, и (в) стабилизация объекта второй рукой.Если дети воспроизводили все три компонента хотя бы один раз в испытании, они получали в этом испытании 1 балл. В противном случае оценка за испытание равнялась 0. Оценка ребенка по здоровью варьировалась от 0 до 4 (1 возможный балл за каждое из четырех испытаний).

Соглашение о скоринге

Основным оценщиком был научный сотрудник, который оставался не информированным о групповом задании участника и гипотезах исследования. Второй секретарь, также не знающий о групповом распределении, закодировал случайно выбранных 25% участников.Согласованность межкодеров оценивалась с использованием коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC = 0,98). Из-за ограничений IRB видео недоступны для китайских детей. Оценивался только вес американских детей. (В американской выборке три видеозаписи были недоступны, в результате получилось N = 45 для анализа веса.)

Результаты

Предварительный анализ не показал значительного влияния пола участников, стороны, на которой были размещены гири, типа объекта (утки vs.зебры) или порядок представления (сначала утки против зебр). Мы провалили эти факторы во всех последующих анализах.

Категоризация объекта

Наш первый анализ — тест на различия в том, сортируют ли дети наборы предметов по весу в зависимости от экспериментальной группы. Показатели сортировки детей анализировали с использованием 2 (Культура: Китайская против Американской) × 3 (Тестовая группа: Экспериментальная, Контрольная-1, Контрольная-2) × 2 (Набор объектов: Демонстрационная совокупность против Общей совокупности) ANOVA с повторными измерениями.На рис. 2 показаны результаты сортировки в зависимости от группы «Культура» и «Тест». Этот анализ выявил значимый основной эффект тестовой группы, F (2,96) = 9,03, p <0,001, ηp2 = 0,17. Последующие попарные сравнения (Стьюдент – Ньюман – Кеулс) показали, что дети в экспериментальной группе ( M, = 2,50, SD = 0,95) имели значительно более высокие баллы сортировки, чем дети в любом контроле-1 ( M = 1,41 , SD = 1,18; p <0,001) или Контроль-2 ( M = 1.53, SD = 1,19; p = 0,002) группы, без существенной разницы между двумя контролями ( p = 0,87).

Рисунок 2. Среднее количество весовых сортов (± SE) в зависимости от тестовой группы и культуры .

Этот анализ также выявил несколько заметных несущественных сравнений. Культура не показала значимого основного эффекта, F (1,96) = 1,91, p = 0,17, ηp2 = 0,02, или взаимодействие с тестовой группой, F (2,95) = 0.48, p = 0,62, ηp2 = 0,01. Также не было значимого основного эффекта от набора объектов, F (1,90) = 0,11, p = 0,74, ηp2 = 0,001 или Тестовая группа × взаимодействие набора объектов, F (2,90) = 0,33 , p = 0,72, ηp2 = 0,007.

Было свидетельство обобщения. Баллы сортировки детей по объектам демонстрации и обобщения были соответственно: Экспериментальная группа: M = 1,19, SD = 0,64, M = 1,31, SD = 0.69; Контроль-1: M = 0,75, SD = 0,84, M = 0,69, SD = 0,59; Контроль-2: M = 0,75, SD = 0,76, M = 0,78, SD = 0,83. Не было обнаружено существенной разницы между показателями детей по объектам демонстрации и обобщения, t (31) = -0,75, p = 0,46, d = 0,18, что указывает на то, что дети в экспериментальной группе показали такие же хорошие результаты при сортировке новые объекты по весу, как они это делали при сортировке тех, которые взрослый изначально использовал при демонстрации-обобщении.Дополнительным доказательством обобщения является то, что 50% (16/32) детей в экспериментальной группе отсортировали объекты в трех или четырех испытаниях по сравнению с 20,3% (13/64) в контрольной группе, х ² (4,92) = 14,70, p = 0,005, Cramer’s V = 0,28.

Мы также провели более всеобъемлющий тест успеваемости детей. Оценки детей за сортировку сравнивали со случайностью. Чтобы рассчитать значение шанса, мы предположили, что в каждую корзину помещено по два объекта (дети сделали это на 93.9% испытаний). Есть 24 возможных расположения четырех объектов в двух ячейках. Только по случайным комбинациям в 8 из этих 24 комбинаций тяжелые объекты будут сгруппированы вместе в одном контейнере, а легкие — в другом. Таким образом, вероятность того, что окончательный массив будет состоять из двух объектов одинакового веса, помещенных в каждую ячейку, составляет 0,33. Учитывая, что существует четыре испытания, оценка вероятности выполнения составляет 1,33 (4 испытания × 0,33). Одновыборочный тест t показал, что дети из экспериментальной группы классифицировали предметы по весу значительно чаще, чем ожидалось случайно, t (31) = 6.96, p <0,001, d = 2,50. Напротив, успеваемость детей в группах Контроля-1 ( p = 0,72) и Контроля-2 ( p = 0,35) существенно не отличалась от случайных. Такой же эффект был также получен для китайской и американской культур, протестированных индивидуально.

Поведение при поднятии

Этот анализ оценивает, имитировали ли дети определенное «поднятие», и как это взаимодействовало с их усвоением когнитивного правила категоризации предметов по весу.Этот вопрос представляет интерес, потому что один из способов, с помощью которого дети могут узнать о весе, — это имитировать двигательные акты подъема (покачивание предметом вверх и вниз в руке, поддерживая его), даже если они не полностью понимали, почему взрослый делал это. действовать. Таким образом, имитация двигательного акта потенциально может побудить к познанию свойств объекта. Для этого анализа мы классифицировали детей в тестовых группах на один из трех типов сортировки на основе их оценок сортировки. Считалось, что дети, которые правильно отсортировали предметы в трех или четырех испытаниях, имели высокий балл сортировки ( высокие сортировщики , n = 13).Детей, которые сортировали предметы в двух испытаниях, считали средними сортировщиками ( n = 7). Дети с оценкой сортировки 0 или 1 были отнесены к младшим сортерам ( n = 25).

Односторонний дисперсионный анализ с использованием типа сортировки (три уровня) в качестве межсубъектного фактора был проведен на показателях роста детей. Подражание детям подъема взрослого было связано с их способностью к сортировке: F (2,42) = 4,04, p = 0.03, ηp2 = 0,16 (рисунок 3). Последующий попарный тест (Стьюдент – Ньюман – Кеулс) показал, что средние сортировщики имели значительно более высокие баллы по поднятию, чем высокие сортировщики ( p = 0,01), с промежуточными характеристиками у низкоуровневых сортировщиков (см. Обсуждение для дальнейшего рассмотрения) .

Рисунок 3. Средняя оценка веса (± SE) в зависимости от типа сортировки .

Обсуждение

На основе демонстрации взрослых как американские, так и китайские дети абстрагировались от правила категоризации для сортировки объектов по весу.Низкий уровень сортировки детьми в Control-1 (поднятие + отсутствие сортировки) устанавливает, что простого наблюдения за действиями взрослого по взвешиванию недостаточно, чтобы побудить детей классифицировать объекты. Control-2 (поднятие + предварительная сортировка) устанавливает, что просмотра как подъемных жестов взрослого, так и окончательного отсортированного конечного состояния также недостаточно. Этот последний результат особенно поразителен и важен, потому что поведение, использованное во время демонстрационного периода Контроля-2, близко соответствует поведению, используемому в экспериментальной группе.В группе «Контроль-2» экспериментатор брал предварительно отсортированные объекты из бункеров и возвращал их в то же положение; в экспериментальной группе экспериментатор брал предметы со стола и рассортировывал их по корзинам. Ни подъема, ни конечного состояния было недостаточно для сортировки по весу. Таким образом, мы предполагаем, что обучение правилам было основано на восприятии и имитации целенаправленного сортировочного поведения взрослого. .

Наблюдение за действиями и обучение когнитивным правилам

Дети, которые видели экспериментальную демонстрацию классификации визуально идентичных объектов по невидимому свойству веса, показали более высокие показатели сортировки объектов по весу, чем можно было бы ожидать случайно.Некоторые элементы плана эксперимента указывают на то, что детям нужно было не только копировать определенные двигательные действия взрослых, чтобы добиться успеха. Пространственное расположение тяжелых и легких предметов менялось между демонстрацией взрослого и периодом реакции. Это означает, что если бы дети повторили буквальные движения взрослого по поднятию и укладке, предметы не были бы сгруппированы по весу. Кроме того, объекты в каждом наборе выглядели одинаково — отсутствовали визуальные и слуховые подсказки для классификации объектов.Обнаружение сортировки по весу согласуется с аргументами о том, что категоризация детей не ограничивается рассмотрением только визуальных характеристик восприятия, но может включать рассмотрение невидимых и внутренних свойств объектов (например, Gelman and Wellman, 1991; Gelman, 2003).

Обширные предыдущие исследования показали, что понимание веса предметов является сложной познавательной задачей для детей тестируемого здесь возраста и даже старше (Piaget, 1951; Smith et al., 1985; Schrauf and Call, 2009; Schrauf et al., 2011; Повинелли, 2012). В частности, в дошкольном возрасте дети изо всех сил стараются учитывать это внутреннее и невидимое свойство в отсутствие коррелированных видимых сигналов (Smith et al., 1985). О глубоких трудностях с весом также сообщалось в сравнительной работе (Vonk and Povinelli, 2006; Schrauf and Call, 2009; Povinelli, 2012). Основное предположение, сделанное в этой статье, заключается в том, что социальное обучение и имитация могут побудить детей привлечь внимание и сделать когнитивные выводы о невидимом свойстве веса.

Итак, мы подошли к сути проблемы: что именно дети узнали о весе, наблюдая за действиями взрослых по сортировке? Одна из возможностей заключается в том, что они узнали, что предметы имеют разный вес. Поднимающие движения, используемые взрослым, могут быть одним из ключей к этому невидимому свойству. Наблюдение за подъемом в сочетании с намеренным сортирующим поведением взрослого могло побудить детей искать объяснение этому сложному поведенческому потоку. Хорошим кандидатом на объяснение может быть внутреннее невидимое свойство, такое как вес (соответствующие обсуждения см. В Legare et al., 2010; Легаре и Ломброзо, 2014; Мельцов, Гопник, 2013). Дополнительная возможность, не исключающая друг друга, состоит в том, что дети, возможно, уже имели представление о весе объекта и получили информацию о целях взрослого или о том, как вести себя в этой контекстной ситуации — люди сортируются по весу.

Важной характеристикой сортировки детей по весу в этом эксперименте является то, что ее можно было обобщить. Взрослый манипулировал только первым набором объектов, но дети из экспериментальной группы с одинаковой вероятностью разобрались в пробах обобщения.Этот вывод подчеркивает, что однажды абстрагированные правила могут применяться к новым объектам и в разных ситуациях. Таким образом, если ребенок учится учитывать вес при сборе дынь, он также может учитывать это невидимое свойство по отношению к другим типам предметов. В целом, эти текущие результаты показывают, что наблюдение за актом категоризации подтолкнуло детей к использованию веса с новыми предметами в новых испытаниях.

Имитация действия и познание

Некоторые дети с большей вероятностью имитировали подъемные действия, которые демонстрировали взрослые.Дети со средними оценками сортировки поднимали предметы в значительно большем количестве испытаний, чем дети с высокими оценками сортировки.

Одна из функций имитации действий других людей с высокой точностью состоит в том, что это может дать детям возможность открыть для себя значение непонятного поведения (Williamson and Markman, 2006). Независимо от того, понимают ли дети на самом деле более глубокую цель подъемных действий, дети на собственном опыте узнают о весе предметов, когда они имитируют подъемное поведение.Этот опыт, возможно, был менее важен для детей, которые легко усвоили правило сортировки (высокие сортировщики) — на самом деле они, возможно, осознали, что имитация подъемных действий не является необходимой для выполнения цели категоризации объектов по весу. Однако возможно, что имитация этих конкретных действий с высокой точностью помогла промежуточным сортировщикам обратить внимание или распознать разницу в весе и ее значимость, а затем использовать это свойство для классификации объектов. Хотя данные слишком ограничены, чтобы делать убедительные выводы, они поднимают интригующие связи между имитацией действия и когнитивным развитием — с наблюдением за действием, вызывающим производство действия, которое может направлять внимание, опыт и когнитивные изменения.

Межкультурные универсалии в подражании

В Китае, как правило, больше внимания уделяется конформизму и имплицитному выражению идей, чем в индивидуалистической американской культуре (Markus and Kitayama, 1991; Oyserman et al., 2002). Однако, несмотря на различия в методах воспитания детей и культурных нормах, мы не обнаружили разницы в том, как дети имитируют проверенные здесь правила. Возможно, что культура оказывает влияние на имитацию правил, которое не было обнаружено в этом эксперименте с этим конкретным физическим правилом (vs.более психологическая атрибуция). Также следует признать, что дети как в США, так и в Китае набирались из семей среднего и высшего среднего класса, и с ростом глобализации возможно, что любые культурные различия, обусловленные традиционными методами воспитания детей, не так ярко выражены в мире. люди близкого социально-экономического происхождения. Кроме того, дети дошкольного возраста могут не иметь достаточного культурного опыта, чтобы показать различия, которые могут проявиться позже; или может быть другой ход развития социальных правил и обычаев, чем тех, которые основаны на физических свойствах, таких как вес.Один из недавних примеров показал различный временной ход усвоения культурных стереотипов в отношении математики у детей, выросших в азиатской и североамериканской культуре (Cvencek et al., 2014).

Результаты настоящего исследования согласуются с растущим объемом исследований, показывающих сходство в подражании детям в разных культурах (например, Callaghan et al., 2011; Nielsen et al., 2014). Предыдущие исследования, как правило, были нацелены на воспроизведение определенных действий над объектами, в то время как текущее исследование было нацелено на воспроизведение абстрактного когнитивного правила, лежащего в основе такого поведения.Особенно на раннем этапе развития наблюдение и использование действий других может опираться в первую очередь на культурные универсалии. Дети во всем мире могут использовать подражание аналогичным образом, чтобы узнавать новую обобщаемую информацию от других социальных агентов.

Заключение

Настоящее исследование содержит три статьи. Во-первых, это показывает, что подражание детям выходит за рамки воспроизведения определенных двигательных движений. Дети также подражают абстрактным правилам или стратегиям, которые определяют поведение, например правилам категоризации.Такая «абстрактная имитация» (Williamson et al., 2010) важна для приобретения детьми как инструментальных навыков, так и культурных практик. Во-вторых, это исследование также предполагает, что другой тип имитации, в частности имитация двигательных действий детей с высокой точностью, может служить рычагом в усвоении ими абстрактных когнитивных правил. Детям, которые не понимали демонстрации сортировки веса, возможно, было бы полезно воспроизвести точные «подъемные» действия взрослых. Такое использование имитации буквального поведения в качестве механизма изучения правил заслуживает дополнительных исследований.В-третьих, это исследование расширяет предыдущие результаты кросс-культурного сходства в социальном обучении на область, выходящую за рамки имитации конкретных действий до имитации более обобщенных правил (правил категоризации). В целом, эти и другие результаты подтверждают мнение о том, что представление действий и имитация могут быть ключевыми механизмами для быстрого приобретения и распространения обобщаемых навыков, знаний и обычаев в человеческих культурах.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Бойд Р. и Ричерсон П. Дж. (2005). Происхождение и эволюция культур . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.

Google Scholar

Бухсбаум, Д., Гопник, А., Гриффитс, Т. Л., и Шафто, П. (2011). На имитацию детьми последовательностей причинно-следственных связей влияют статистические и педагогические данные. Познание 120, 331–340. DOI: 10.1016 / j.cognition.2010.12.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллаган, Т., Moll, H., Rakoczy, H., Warneken, F., Liszkowski, U., Behne, T. и др. (2011). Раннее социальное познание в трех культурных контекстах. Monogr. Soc. Res. Child Dev. 76, 1–142. DOI: 10.1111 / j.1540-5834.2011.00603.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cvencek, D., Meltzoff, A. N., and Kapur, M. (2014). Когнитивная последовательность и математико-гендерные стереотипы у сингапурских детей. J. Exp. Детская психол. 117, 73–91. DOI: 10.1016 / j.jecp.2013.07.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флинн, Э., и Уайтен, А. (2008). Культурная передача использования орудий труда у детей младшего возраста: исследование цепочки распространения. Soc. Dev. 17, 699–718. DOI: 10.1111 / J.1467-9507.2007.00453.X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гельман, С. А. (2003). Основное дитя: истоки эссенциализма в повседневной мысли . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.

Google Scholar

Херрманн, П.А., Легар К. Х., Харрис П. Л. и Уайтхаус Х. (2013). Придерживайтесь сценария: эффект наблюдения за несколькими актерами на подражание детям. Познание 129, 536–543. DOI: 10.1016 / j.cognition.2013.08.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хорнер В. и Уайтен А. (2005). Знание причин и переключение имитации / подражания у шимпанзе ( Pan troglodytes ) и детей ( Homo sapiens ). Anim. Cogn. 8, 164–181. DOI: 10.1007 / S10071-004-0239-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хосе П. Э., Хантсингер К. С., Хантсингер П. Р. и Лиау Ф. Р. (2000). Родительские ценности и обычаи, имеющие отношение к социальному развитию детей младшего возраста на Тайване и в Соединенных Штатах. J. Cross Cult. Psychol. 31, 677–702. DOI: 10.1177 / 0022022100031006002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Легар К. Х., Гельман С. А. и Веллман Х.М. (2010). Несоответствие предшествующим знаниям вызывает у детей причинно-следственные объяснения. Child Dev. 81, 929–944. DOI: 10.1111 / j.1467-8624.2010.01443.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Loucks, J., и Meltzoff, A. N. (2013). Цели влияют на память и имитацию для динамических действий человека у 36-месячных детей. Сканд. J. Psychol. 54, 41–50. DOI: 10.1111 / sjop.12004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маркус, Х.Р., и Китайма, С. (1991). Культура и личность: значение для познания, эмоций и мотивации. Psychol. Ред. 98, 224–253. DOI: 10.1037 / 0033-295X.98.2.224

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маршалл П. Дж., Мельцов А. Н. (2014). Механизмы нейронного зеркального отображения и имитация у младенцев. Philos. Пер. R. Soc. Биол. Sci. 369, 20130620. DOI: 10.1098 / rstb.2013.0620

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мельцов, А.Н., Гопник А. (2013). «Изучение разума на основе свидетельств: развитие у детей интуитивных теорий восприятия и личности», в Understanding Other Minds , 3-е изд., Ред. С. Барон-Коэн, Х. Тагер-Флусберг и М. Ломбардо (Оксфорд: Оксфорд). University Press), 19–34.

Google Scholar

Мельцов А.Н., Уильямсон Р.А. (2013). «Подражание: социальные, когнитивные и теоретические перспективы», в Oxford Handbook of Developmental Psychology , Vol.1, изд. П. Р. Зелазо (Нью-Йорк, Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета), 651–682.

Google Scholar

Нильсен, М., и Томаселли, К. (2010). Чрезмерное подражание у детей бушменов Калахари и истоки человеческого культурного познания. Psychol. Sci. 21, 729–736. DOI: 10.1177 / 0956797610368808

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нильсен, М., Томаселли, К., Мушин, И., и Уайтен, А. (2014). Где культура укрепляется: «чрезмерное подражание» и его гибкое применение среди детей западных, аборигенов и бушменов. Child Dev. 85, 2169–2184. DOI: 10.1111 / cdev.12265

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ойсерман, Д., Кун, Х. М., и Кеммельмайер, М. (2002). Переосмысление индивидуализма и коллективизма: оценка теоретических допущений и метаанализов. Psychol. Бык. 128, 3–72. DOI: 10.1037 / 0033-2909.128.1.3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пиаже, Дж. (1951). Психология интеллекта .Лондон: Routledge and Kegan Paul Ltd.

Google Scholar

Повинелли, Д. Дж. (2012). Мир без веса: взгляд инопланетян . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.

Google Scholar

Реддинг, С. Г., и Нг, М. (1982). Роль «лица» в организационном восприятии китайских менеджеров. Орган. Stud. 3, 201–219.

Google Scholar

Шрауф, К., Калл, Дж., И Пауэн, С. (2011). Влияние правдоподобной и неправдоподобной обратной связи по шкале баланса на ожидания детей от 3 до 4 лет. J. Cogn. Dev. 12, 518–536. DOI: 10.1080 / 15248372.2011.571647

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шульц, Л. Э., Хуппелл, К., и Дженкинс, А. С. (2008). Разумное подражание: дети по-разному имитируют детерминистически и вероятностно эффективные действия. Child Dev. 79, 395–410. DOI: 10.1111 / j.1467-8624.2007.01132.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, К., Кэри, С., и Уайзер, М.(1985). О дифференциации: тематическое исследование развития понятий размера, веса и плотности. Познание 21, 177–237. DOI: 10.1016 / 0010-0277 (85)-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Субяул, Ф., Лурье, Х., Романски, К., Кляйн, Т., Холмс, Д., и Террас, Х. (2007a). Когнитивное подражание у типично развивающихся детей 3–4 лет и людей с аутизмом. Cogn. Dev. 22, 230–243. DOI: 10.1016 / J.Cogdev.2006.10,003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Subiaul, F., Romansky, K., Cantlon, J.F., Klein, T., and Terrace, H. (2007b). Когнитивное подражание у 2-летних детей ( Homo sapiens ): сравнение с макаками-резусами ( Macaca mulatta ). Anim. Cogn. 10, 369–375. DOI: 10.1016 / J.Cogdev.2006.10.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Субяул, Ф., Паттерсон, Э. М., Шильдер, Б., Реннер, Э., и Барр, Р. (2014). Превосходство — суперуражитель: каков вклад социального и индивидуального обучения? Dev. Sci. doi: 10.1111 / desc.12276 [Epub перед печатью].

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Томаселло, М. (1999). Культурные истоки человеческого познания . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.

Google Scholar

Вонк, Дж., И Повинелли, Д. Дж. (2006). «Сходство и различие концептуальных систем приматов: гипотеза ненаблюдаемости», в Сравнительное познание: экспериментальные исследования интеллекта животных , ред. Т.Зенталл и Э. А. Вассерман (Oxford: Oxford University Press), 363–387.

Google Scholar

Вайсмайер А., Мельцов А. Н., Гопник А. (2015). Причинно-следственная связь с вероятностными событиями у 24-месячных детей: мера действия. Dev. Sci. 18, 175–182. DOI: 10.1111 / desc.12208

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Л., Фу, X., Циммер, Х. Д., и Ашерслебен, Г. (2012). Знакомство и сложность влияют на то, как дети имитируют действия с орудиями труда: кросс-культурное исследование. J. Cogn. Psychol. 24, 221–228. DOI: 10.1080 / 20445911.2011.617300

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван З., Мельцов А. Н., Уильямсон Р. А. (2015). Социальное обучение способствует пониманию физического мира: имитация сортировки веса детьми дошкольного возраста. J. Exp. Детская психол. doi: 10.1016 / j.jecp.2015.02.010 [Epub перед печатью].

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Белого, А., Макгиган, Н., Маршалл-Пескини, С., и Хоппер, Л. М. (2009). Подражание, подражание, чрезмерное подражание и рамки культуры для ребенка и шимпанзе. Philos. Пер. R. Soc. B Biol. Sci. 364, 2417–2428. DOI: 10.1098 / rstb.2009.0069

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уильямсон, Р. А., Ясвал, В. К., и Мельцов, А. Н. (2010). Изучение правил: наблюдение и имитация стратегии сортировки 36-месячными детьми. Dev. Psychol. 46, 57–65. DOI: 10.1037 / a0017473

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уильямсон, Р.