詞彙學習:如果你是狗狗,尺寸很重要

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1988年,一位三歲的孩子被帶到印第安納州布盧明頓市一所大學心理學系色彩鮮豔的測試室。一個小玩具被拿出並放在孩子面前的桌子上。這個玩具是木製的,藍色的,大約兩英寸見方,呈 U 形。“這是一個 dax。”研究人員選擇了一個容易發音的詞,但肯定是孩子們從未聽過的詞。然後,又拿出了七個其他玩具。其中一些玩具與 DAX 的形狀相同,但更大或更小。有些玩具的尺寸相同,但由布或海綿而不是木頭製成。有些玩具的尺寸和紋理與最初的 DAX 相同,但形狀不同。研究人員一個接一個地拿起玩具,並問道:“這是一個 dax 嗎?” 有時,研究人員會同時拿起兩個新玩具,並問道:“這些玩具中哪個是 dax?”(“Dax”或“dax”用於表示標籤,而 DAX 用於表示物體。)

這項實驗由哥倫比亞大學(現約翰·霍普金斯大學)的心理學家Barbara Landau,以及印第安納大學的Linda B. SmithSusan S. Jones進行,是首批表明幼兒在學習詞語名稱時關注物體哪些特徵的實驗之一。孩子們(以及後來的實驗中的成年人)概括了 DAX 的形狀,而不是其尺寸或紋理。任何大致呈 U 形的玩具都可以被認為是 DAX。雖然發展心理語言學家對於形狀偏好的來源存在巨大的爭議,但人們認為這種偏好解釋了人類兒童學習將標籤應用於整個物體類別的基本方式(例如,通過了解特定的杯子來概括稱為杯子的物體類別)。孩子們能夠快速有效地做到這一點。他們可以在僅僅一次偶然的例子後就學會物體的標籤,這要歸功於一種稱為快速對映的過程。從生命的第二年開始,典型的說英語的孩子每天可以向她的詞彙庫中新增大約十個新詞,直到她在高中畢業時達到平均六萬詞的詞彙量。

人類不是唯一能如此輕鬆地學習物體標籤的物種:狗也能做到。Rico是一隻邊境牧羊犬,它知道大約兩百個不同物體的標籤。當要求 Rico 取回一個他從未聽過的詞時,他自動推斷出新詞屬於他從未見過的物體。Chaser,另一隻邊境牧羊犬,擁有近一千個詞彙的詞彙量,並且可以將物體分類到更高階的類別中,例如“玩具”。


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狗狗是否表現出與人類兒童相同的形狀偏好?

現在,英國林肯大學的Emile van der Zee及其同事著手確定狗狗和人類是否以相同的方式概括詞語。狗狗學習詞語的效率幾乎與人類兒童一樣高,這確實令人印象深刻,但 van der Zee 推斷,人類詞彙學習中有一個重要的方面尚未在狗身上得到證實:形狀偏好。他寫道:“儘管這些發現似乎表明狗和人類在詞語理解方面存在質的相似性,但迄今為止尚未在狗身上研究一種表徵人類詞語理解質量的、已確立的特徵:將指稱物體的詞語的含義與物體形狀聯絡起來的偏好。”

為了瞭解狗狗是否像人類一樣對物體進行分類,van der Zee 回到了 Landau、Smith 和 Jones 在 1988 年進行的原始實驗。只不過這次,實驗參與者是一隻名叫 Gable 的五歲邊境牧羊犬。Gable 的主人自豪地聲稱他們的狗知道五十四個不同物體的標籤。為了確保 Gable 不僅僅是一隻犬類“聰明的漢斯”,研究人員知道他們的第一個實驗必須確定這隻狗確實擁有大量的詞彙量。他正確地取回了五十四個物體中的四十三個,準確率高達 80%,令人印象深刻。他只在五個場合選擇了不正確的物品。在剩下的六次試驗中,他根本沒有取回任何物品,而是猶豫、嗚咽,或似乎在等待進一步的指示。

撇開這些,研究人員著手複製最初的 DAX 實驗,並進行了一些修改。他們使用的 DAX 比 1988 年的原始版本更大,這樣就不會造成窒息危險。此外,他們沒有使用海綿作為替代紋理之一,因為這也會造成窒息危險,而是使用了各種布料紋理。

在被教導“dax”這個詞與 DAX 物體之間的關係後,Gable 熟悉了六個替代物體中的每一個。他被呈現來自七個物體集合中的十對物體,並簡單地要求取回“dax”。與將“dax”概括為與原始 DAX 形狀相似的物體的人類兒童和成人不同,Gable 在他被給予的十次試驗中的每一次都將“dax”概括為尺寸相似的物體。也就是說,他忽略了形狀和紋理,而是依靠尺寸來確定哪些物體可以被認為是 DAX。Gable 沒有表現出形狀偏好,而是表現出尺寸偏好。

為了排除 Gable 的尺寸偏好僅僅可以用天生偏愛較小物體的可能性來解釋,研究人員進行了第三個實驗,該實驗直接將形狀與尺寸進行對比(消除了紋理作為可能的干擾因素)。他們還使原始物體更大。如果 Gable 的表現可以用偏愛小物體來解釋,那麼即使在對較大的物體進行訓練後,他也應該更喜歡這個實驗中的小物體。這次,原始物體是 L 形的,被稱為“gnark”。

與之前的實驗一樣,Gable 將“gnark”這個詞概括為其他中等尺寸的物體,而不是其他 GNARK 形狀的物體。也就是說,尺寸偏好在這個實驗中得到了證實,並且由於他可靠地選擇了中等尺寸的物體而不是小尺寸的物體,因此這種偏好不能僅僅用偏愛小物體來解釋。

DAX 的後續

在第三個實驗之後,研究人員收拾東西回家了,帶走了 DAX 和 GNARK。但在四個月後,他們返回並將 DAX 交給 Gable 和他的主人玩耍。在那之後的三十九天,研究人員最後一次返回。在經歷了 5 周的熟悉階段後,Gable 是否還會像最初學習詞語-物體關聯後十分鐘那樣,對 DAX 表現出尺寸偏好?他們像以前一樣重複了他們的實驗。

在六次試驗中的六次,Gable 都從他其他的物體中正確地挑選出了 DAX,表明在三十九天後,他已經在腦海中牢固地重新建立了標籤-物體關聯。然而,當涉及到關鍵實驗時,情況卻有所不同。他實際上並沒有表現出尺寸偏好,而是表現出了紋理偏好!

van der Zee 推斷,長期的詞語-物體學習過程可能會導致與短期學習過程截然不同的物體處理心理過程。顯然,還需要進行更多的工作,以觀察在 Gable 身上觀察到的模式是否可以在其他狗身上看到,並更仔細地描述短期關聯使用的特徵與長期關聯使用的特徵不同的原因。“因此,Gable 的詞語概括和詞語知識發展與人類發現的不同,”他說,這表明與家犬相比,人類構建詞語理解技能的方式可能具有獨特性。

人類和狗將詞語與物體聯絡起來的方式之間的差異可能歸結為每個物種最初感知物體的方式。人類主要依靠視覺來識別物體,這使得物體形狀成為負責建立這些關聯的心理機制可用的最突出的特徵。因此,當我們學習一個新物體的名稱時,我們的認知系統會識別出物體最明顯的視覺特徵,並形成關聯。然而,狗可能更多地依賴嗅覺和觸覺特徵,而不是視覺特徵。由於這些實驗中的所有物體聞起來都完全相同(根據設計),Gable 可用的最突出特徵可能來自用嘴操縱它們。然後,他的認知系統可能已經將諸如咬合尺寸或舌頭感覺到的物體紋理等特徵識別為最突出的特徵,並使用這些特徵來建立詞語-物體關聯。

如果 van der Zee 是正確的,那麼語言的一些結構特性可能會受到人類思維和大腦的基本感知生物學的約束。對於一個較少依賴視覺來識別物體,而更多地依賴聲音觸覺的物種來說,語言會是什麼樣子?

van der Zee E, Zulch H, Mills D (2012) 狗狗的詞語概括(犬科動物):形狀重要嗎? PLoS ONE 7(11): e49382. doi:10.1371/ journal.pone.0049382

Landau B., Smith L.B. & Jones S.S. (1988). 形狀在早期詞彙學習中的重要性,《認知發展》,3 (3) 299-321. DOI: 10.1016/0885-2014(88)90014-7

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Gable 和玩具的照片版權歸 Sally Smith 所有。其他影像,包括頁首,改編自 van der Zee 等人 (2012) 的研究。

Jason G. Goldman is a science journalist based in Los Angeles. He has written about animal behavior, wildlife biology, conservation, and ecology for 大眾科學, Los Angeles magazine, the Washington Post, the Guardian, the BBC, Conservation magazine, and elsewhere. He contributes to 大眾科學's "60-Second Science" podcast, and is co-editor of Science Blogging: The Essential Guide (Yale University Press). He enjoys sharing his wildlife knowledge on television and on the radio, and often speaks to the public about wildlife and science communication.

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