动物趣谈的论文

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1、论动物的学习行为（电气工程及其自动化）摘 要Abstract： 学习行为显然是自然选择的结果，在进化过程中，当环境变得更复杂时，具有较高学习能力的动物被保留下来的机会就多。动物在自然竞争中学习行为的能力得到了选择，并得以不断发展、进化。关键词Key words ：学习行为 经验性行为 遗传行为 环境 本能 “斯 金 纳 箱 ”实 验 神经系统 正文：众所周知，动物体在内外刺激下所产生的活动表现叫做动物行为Animal behavior 。如鸡鸣狗叫，蜘蛛结网，草履虫避开食盐的刺激，人的排便、排尿反射，手不小心碰到针尖会不由自主地缩回等等。总之，动物的运动、鸣叫，身体姿态或颜色的变化，散发出气味

2、等都属于动物行为。但是，对于动物的学习行为Learning behavior来说，并不是它们生来具有的，而是在动物的成长过程中，通过生活经验后天学习并逐渐建立起来的新的行为活动。譬如举一个例子：一只刚出生不久的小狗，刚来到陌生的主人家，起初有点怕人，只会乖乖地吃饭、睡觉。后来经过主人的训练，它学会了到指定的地方去拉屎、拉尿，还学会了简单的加减运算，它还经常在客人面前表演节目。很明显，这就是动物的一种学习行为。它与本能有本质的区别，美 丽 的 蝴 蝶 破 蛹 而 出 就 会 翩 翩 起 舞 ，哺 乳 动 物 一 出 生 就 会 找 寻 母 亲 温 暖 的 怀 抱 、 吮 吸 乳 汁 ， 蜘 蛛

3、从 小就 会 织 网 都 是 无 师 自 通 的 。 动 物 的 以 上 的 行 为 都 是 与 生 俱 来 的 ，是 一 种 天 赋 的 遗 传 行 为 ， 叫 做 先 天 性 行 为 Congenital behavior 。 而 学 习 行 为 则 与 先 天 性 行 为 不 同 ， 是 后 天 获 得 的 经验 性 行 为 。那 么 ， 学 习 行 为 是 怎 样 形 成 的 呢 ？ 学习行为是动物在遗传因素的基础上，在环境因素作用下，通过生活经验和学习获得的行为。动物的先天性行为都是与生俱来的，是一种天赋的遗传行为。而学习行为则与先天性行为不同，是后天获得的经验性行为。而本能行为是通

4、过遗传固定下来的，学习行为与遗传有关。动物原本就有许多神经通路Neural pathways，或有改变联系的途径，学习易使之进行选择或发生变化，从而能对有不同生物学意义的环境做出相应的反应。学习行为显然是自然选择的结果。在进化过程中，当环境变得更复杂时，具有较高学习能力的动物被保留下来的机会就多。动物在自然竞争中学习行为的能力得到了选择，并得以不断发展、进化。这样，我们是否就可以下一个定论，学习行为和本能行为是风马牛不相干的两件事？不是的，其实动物的许多表现出来的行为都是先天性行为和后天学习行为一起共同作用的结果。本 能 行 为 Instinctive behaviors 是 通 过 遗 传

5、固 定 下 来 的 ， 学 习 行 为 是否 与 遗 传 有 关 呢 ？ 其 实 ， 早 就 有 动 物 学 家 提 出 这 样 的 问 题 ， 并 且做 了 一 组 大 白 鼠 走 迷 宫 的 实 验 。 他 们 根 据 大 白 鼠 走 出 迷 宫 的 时 间快 慢 将 其 分 为 两 组 ， 走 出 时 间 快 的 称 为 “伶 俐 ”组 ， 时 间 慢 的 称为 “迟 钝 ”组 ， 然 后 让 两 组 大 白 鼠 在 本 组 内 繁 殖 。 繁 殖 的 后 代 也按 相 同 的 实 验 方 法 ， 只 选 择 走 出 迷 宫 最 快 和 最 慢 的 大 白 鼠 作 为 进一 步 繁 殖

6、的 种 鼠 。 按 照 这 个 程 序 ， 经 过 几 代 之 后 所 得 到 的 “伶 俐 ”鼠 和 “迟 钝 ”鼠 就 表 现 出 明 显 的 差 异 。 由 于 能 走 出 迷 宫 并 不 是 大白 鼠 的 本 能 行 为 ， 所 以 再 “伶 俐 ”的 大 白 鼠 也 要 通 过 学 习 才 能 找到 迷 宫 的 出 路 。 如 果 让 这 两 组 大 白 鼠 再 走 另 一 种 曲 折 情 况 不 同 的迷 宫 时 ， 两 组 老 鼠 并 没 有 表 现 出 明 显 的 差 异 。 这 种 现 象 可 以 用 于人 工 选 择 的 方 法 来 提 高 动 物 在 某 一 方 面 的

7、能 力 并 遗 传 固 定 下 来 ，如 犬 就 有 兴 奋 型 和 抑 制 型 两 种 先 天 性 神 经 表 型 ， 前 者 适 合 训 练 成追 踪 型 警 犬 ， 后 者 适 合 训 练 成 守 卫 型 保 安 犬 。 所 以 ， 学 习 行 为 和本 能 行 为 是 有 很 大 的 联 系 的 。根 据 科 学 家 的 研 究 发 现 ， 动 物 越 高 等 ， 学 习 能 力 越 强 ， 学 习行 为 所 占 的 比 例 越 大 ， 适 应 环 境 的 能 力 越 强 。 长 期 的 研 究 发 现 ，动 物 的 学 习 行 为 大 概 分 为 五 个 类 型 。当 同 一 种 刺

8、 激 反 复 发 生 时 ， 动 物 的 反 应 就 会 逐 渐 减 弱 ， 最 后可 完 全 消 失 ， 除 非 再 给 予 其 他 不 同 的 刺 激 ， 行 为 反 应 才 能 再 次 发生 ， 这 就 是 所 谓 的 习 惯 化 学 习 Habitualization learning 。雏 鸡 、 幼 鸭 ， 在 第 一 次 看 到 头 上 有 物 体 移 动 时 ， 不 管 这 个 物 体 对自 己 有 无 害 处 ， 比 如 说 掉 下 一 片 树 叶 ， 它 们 都 会 表 现 出 惊 恐 反 应 ，做 出 蹲 伏 或 其 他 惊 恐 的 举 动 。 可 是 当 它 们 经 历

9、 过 几 次 像 掉 落 树 叶的 情 况 后 ， 它 们 的 蹲 伏 反 应 便 会 渐 渐 减 弱 ， 对 日 常 飞 掠 过 的 飞 鸟或 别 的 物 体 的 恐 惧 也 日 趋 损 失 。 也 就 是 说 ， 它 们 对 这 种 刺 激 的 敏感 度 已 经 降 低 了 。 其 实 ， 在 人 类 社 会 之 中 也 有 这 样 的 现 象 存 在 。人 们 常 会 对 司 空 见 惯 的 事 情 见 怪 不 怪 ， 也 常 会 对 自 己 天 天 吃 的 东西 感 到 厌 倦 ， 如 果 每 天 都 在 嘈 杂 的 环 境 中 工 作 ， 时 间 长 了 就 会 感觉 不 到 噪 音

10、 了 。 这 也 是 习 惯 化 学 习 起 的 作 用 。联 想 学 习 Lenovo learning ， 是 一 种 称 为 条 件 反 射 的 学习 方 式 。 19 世 纪 末 期 ， 俄 国 生 理 学 家 巴 甫 洛 夫 进 行 了 一 系 列 条 件反 射 的 实 验 ， 他 通 过 研 究 狗 对 铃 声 产 生 唾 液 的 种 种 方 式 ， 揭 示 了一 些 学 习 行 为 的 本 质 ， 受 到 全 世 界 生 物 学 家 的 注 意 。 在 这 里 ， 不 得 不 提 起 著 名 的 “斯 金 纳 箱 ”实 验 Skinner box experiment 。 这 个

11、 实 验 是 把 一 只 老 鼠 放 在 “斯 金 纳 箱 ”里 ， 箱 中 惟 一 可 移 动 的 物 体 是 一 个 按 钮 ， 老 鼠 每 按 一 次 按 钮 ， 便会 得 到 一 粒 食 物 。 这 样 老 鼠 一 旦 学 会 按 按 钮 ， 便 会 不 断 地 去 按 ，以 得 到 更 多 的 食 物 。 斯 金 纳 实 验 的 动 物 能 学 会 把 一 定 的 动 作 和 食物 联 系 起 来 。 但 只 有 当 它 们 饥 饿 时 ， 并 且 有 食 物 犒 赏 时 ， 它 们 才会 做 连 续 的 动 作 。 这 种 操 作 条 件 反 射 之 所 以 能 够 成 功 ， 还

12、 基 于 一个 重 要 的 条 件 ， 即 动 物 具 有 探 究 行 为 。 很 多 动 物 都 有 好 奇 心 ， 喜欢 四 处 走 动 ， 就 像 家 养 的 小 猫 对 家 中 新 添 置 的 物 体 总 会 表 现 出 浓厚 的 兴 趣 ， 以 至 于 会 不 小 心 打 碎 新 买 的 花 瓶 。 这 种 学 习 方 式 称 为“潜 在 学 习 ”。 正 是 由 于 动 物 存 在 潜 在 学 习 行 为 ， “斯 金 纳 箱 ”中 的 老 鼠 才 会 去 按 按 钮 ， 实 验 才 有 可 能 成 功 。 动 物 在 幼 年 时 会 模 仿 抚 育 者 或 其 他 成 年 动 物

13、 的 行 为 ， 来 学 习一 些 基 本 的 技 能 ， 这 就 是 一 种 模 仿 行 为 Imitative behaviours 。 幼 小 的 黑 猩 猩 会 学 习 年 长 者 如 何 取 食 白 蚁 ， 一 些鸟 类 的 学 唱 ， 都 是 模 仿 学 习 。 其 实 很 多 鸟 类 并 不 是 生 来 就 会 唱 歌 ，它 们 必 须 先 听 到 其 他 鸟 的 鸣 唱 ， 才 能 尝 试 啼 声 。 所 以 ， 如 果 一 只普 通 的 灰 雀 在 金 丝 雀 的 环 境 中 长 大 ， 那 么 它 也 能 发 出 像 金 丝 雀 一样 美 妙 的 歌 声 。 模 仿 行 为

14、 在 动 物 适 应 环 境 上 有 着 重 要 意 义 ， 因 为它 使 得 动 物 能 从 同 种 其 他 个 体 的 经 验 中 学 习 知 识 ,还 可 以 绕 过 完全 依 赖 遗 传 机 制 的 途 径 直 接 继 承 ， 这 对 社 群 传 统 的 形 成 大 有 好 处 。第 四 种 学 习 行 为 ， 就 是 印 痕 学 习 Keying-in learning 。奥 地 的 动 物 学 家 康 纳 德 洛 伦 兹 曾 做 过 这 样 的 实 验 ： 他 把 灰 鹅的 蛋 分 为 两 组 孵 化 ， 一 组 由 母 鹅 孵 化 ， 一 组 由 孵 化 箱 孵 化 。 结 果由

15、 孵 化 箱 孵 化 出 来 的 小 鹅 把 洛 伦 兹 当 成 了 妈 妈 ， 洛 伦 兹 走 到 哪 儿 ，小 鹅 也 跟 到 哪 儿 。 如 果 把 两 组 小 鹅 扣 在 一 只 箱 子 下 面 ， 当 提 起 箱子 时 ， 小 鹅 会 有 两 个 去 向 ， 一 组 向 母 鹅 跑 去 ， 一 组 则 跑 向 洛 伦 兹 。这 种 学 习 后 果 是 由 直 接 印 象 造 成 的 ， 所 以 称 为 “印 痕 ”学 习 。 根据 实 验 ， 很 多 一 出 生 就 能 四 处 活 动 的 动 物 都 能 够 产 生 印 痕 行 为 。如 大 部 分 鸟 类 、 豚 鼠 、 绵 羊

16、、 鹿 、 山 羊 和 多 种 鱼 类 。 印 痕 是 新 生动 物 学 习 的 一 种 重 要 形 式 ， 它 可 以 使 那 些 没 有 自 卫 能 力 的 小 动 物紧 紧 依 附 在 它 们 的 父 母 身 边 ， 从 而 使 食 物 供 应 和 庇 护 更 有 保 障 。 印 痕 学 习 行 为 是 一 种 高 度 特 化 的 但 有 局 限 性 的 学 习 行 为 ， 许多 印 记 只 是 在 动 物 一 生 的 某 一 特 定 的 时 期 才 能 学 习 到 。 如 许 多 鸟类 最 易 掌 握 飞 翔 本 领 的 时 间 恰 值 羽 毛 始 丰 之 际 ， 若 在 出 世 后 几 个月 内 剥 夺 了 它 们 的 习 飞 机 会 ， 以 后 它 们 就 很 难 学 好 飞 行 了 。 可 能是 因 为 在 生 命 的 早 期 神 经 系 统 处 于 一 种 特 殊 的 状 态 ， 只 有 这 一 时期 才 能 接 受 这