科学家首次发现鸟类懂概率:试验显示啄羊鹦鹉不仅能理解概率 还能据此采取行动
(奇闻818报道)据科技日报:英国《自然·通讯》杂志3日发表的一项动物学研究中,科学家首次发现鸟类懂概率——试验显示啄羊鹦鹉不仅能理解概率,还能据此采取行动。这一发现也是对大猿以外动物可以进行统计推断的首次报道。
所谓统计推断,是通过样本推断总体的统计方法,具体从总体中抽取部分样本,通过对抽取部分所得到的带有随机性的数据进行合理的分析,进而对总体作出科学的判断。它是伴随着一定概率的推测,其理论和方法论基础,是概率论和数理统计学。统计推断主要包括对总体的未知参数进行估计、对关于参数的假设进行检查、对总体进行预测预报等等。而科学的统计推断,其所使用的样本通常也通过随机抽样方法得到。人类之前展开的研究,只在人类和大猿中证明了真正的统计推断能力。
此次,新西兰奥克兰大学科学家阿梅利亚·巴斯托斯和阿利克斯·泰勒,设计并开展了一系列实验,对照统计理解的多个指标进行测试,呼应之前对灵长目和人类婴儿的研究。首先,他们训练了6只啄羊鹦鹉(一种大型鹦鹉),让它们将黑色与有奖赏、橙色与无奖赏联系起来。研究人员按不同的相对频率在两个透明罐子里分装了橙色和黑色小棍,并从两个罐子中取小棍给啄羊鹦鹉选择,展示时把小棍攥在拳头里,不给啄羊鹦鹉看。
研究团队发现,啄羊鹦鹉更喜欢黑色比例更高的罐子里的小棍,但这种选择标准并不绝对。当罐子里放置一层水平夹板,改变了夹板上方可拿取黑色小棍的比例时,啄羊鹦鹉能发现这种物理限制,并选择可拿取黑色小棍概率最高的罐子。最后,啄羊鹦鹉还更喜欢选择“偏袒型”实验人员手里的牌子,即这些实验人员之前给出黑色小棍的概率更高。
根据带随机性的观测数据(样本)以及问题的条件和假定(模型),而对未知事物作出以概率形式表述的推断,是一种非常高级的认知过程。研究人员表示,此次在鸟类中发现这种复杂的高阶认知,或有助于进一步认识统计推断的演化历史。
相关报道:这个世界太疯狂 鹦鹉都懂“概率论”了
(奇闻818报道)据科普中国:新西兰,一片温润如水的国土。有别于隔壁遍地有毒动物的澳大利亚,在这儿你甚至连条蛇都见不到。不过,这里却生活着一种“顽皮放肆”的独特物种——啄羊鹦鹉(Nestor notabilis,当地人俗称Kea)。
啄羊鹦鹉生活在新西兰环境严酷的高山上,平日喜欢咬咬登山者的背包和鞋子,偶尔也翻翻垃圾桶,或者合作撬开门窗找食物,甚至把登山客锁在山上的厕所。凭借特有的好奇心和超高智商,啄羊鹦鹉在新西兰家喻户晓。不少科学研究都证实了啄羊鹦鹉的聪明伶俐——它们不仅会使用工具,还能顺利通过许多智力游戏测试。
最近,奥克兰大学又设计了一套难度更高的智力游戏,来考验啄羊鹦鹉。他们想知道这些小家伙会不会跟人类一样,懂得统计推断?结果发现:啄羊鹦鹉确实具有真正意义上的统计推断能力!它们会估算事情发生的概率,并根据概率调整行为。这项研究结果于2020年3月4日发表在了《自然通讯》杂志(Nature Communications)上。
估算概率,鹦鹉用的是哪种解题思路?
在测试中,研究人员将两个罐子装满黑色夹子和橙色夹子,并且两个罐子里的黑色夹子数量不同。测试者双手从两个罐子里各自随机取出一个夹子并紧握手中,再让啄羊鹦鹉选择其中一只手。若鹦鹉选中了握着黑夹子的那只手,则奖励食物;若是橙色,则不奖励。
实验发现,啄羊鹦鹉更倾向于选择黑夹子多的罐子。也就是说,啄羊鹦鹉似乎懂得:如果罐子里有更多黑夹子,那么从里边取出黑夹子的机会更大,也就更有可能获得奖励。
咦?这不就是我们人类口中说的概率?
但是,这还不能完全证明啄羊鹦鹉具有真正的统计推断能力。根据以往的研究,真正的统计推断能力,是指运用物体数量占总体数量的比例大小来推算概率,这是人类和猩猩的思考方式;而不是像卷尾猴那样,只关心物件的具体数量多不多,而不能关心其占比大不大。也就是说,如果啄羊鹦鹉真的会统计推断,它们会估算罐子里黑色夹子的占比,而不是仅比较不同罐子里黑色夹子的数量。
于是乎,研究人员继续设计对照实验,检查啄羊鹦鹉到底用的是哪种“解题思路”。结果显示,当黑色夹子数量相同时,啄羊鹦鹉会倾向选择黑夹子占比更高的罐子。这说明,啄羊鹦鹉通过观察物体在整体中的相对比例来推算概率,具有真正意义上的统计推断能力。
加大难度:鹦鹉的概率推断会考虑物理障碍吗?
人类还有一项绝技,就是能注意到物理障碍的存在,且知道被障碍隔开的物件不应该算进概率之中。那么,啄羊鹦鹉在进行统计推断的时候,会不会也跟人类一样,懂得将观察到的障碍纳入考虑?
在第二组实验中,研究人员在罐子中间加了个隔板。测试者和鹦鹉都能看到隔板下方的夹子,但是伸手够不到。
结果,啄羊鹦鹉更倾向于选择隔板上方黑夹子比例更高的罐子(即上图中,d组右边的罐子以及e组左边的罐子)。这说明,它们在推断概率时懂得隔板下方的夹子并不在统计范围之内。跟人类相似,啄羊鹦鹉在进行统计推断的时候,会综合考虑物理阻隔。
“社会啄羊哥”,人情世故也懂得
在前面的实验中,测试员表现得就像是个无情的“抓夹子机器”,完全不会干预抓取结果。可是我们知道,在现实的人类社会或动物种群中,一件事情的发生概率往往会受到人类或者动物同伴的影响。比如说,你去食堂打菜,如果知道哪个阿姨平时打菜多,那么你就会更愿意去她的窗口打菜。不过,啄羊鹦鹉能否意识到这些“社会”因素对概率的影响呢?
研究团队再请来两位测试员,一位扮演“偏袒”的角色,另一位扮演“随机”的角色。“偏袒型”测试员会特地从罐子里取黑色夹子;而另一位则会别过头去,随机从罐子里取夹子。实验发现,尽管不同罐子里的黑色夹子比例相同,啄羊鹦鹉却更倾向于选择那位“偏袒型”测试员。换句话说,啄羊鹦鹉似乎看穿了“偏袒型”志愿者的心思,知道他特别执着于黑夹子。因而,研究者认为啄羊鹦鹉跟人类一样,在进行概率推断和选择的时候会观察并考虑到社会信息。
通过以上三组实验,我们能够看出:啄羊鹦鹉的统计推断方式跟人类和猩猩高度相似,即以相对数量、而非绝对数量来推算概率,并懂得物理阻隔的存在,也会考虑到社会信息。这是我们第一次知道,灵长类以外的物种也具有概率推断能力。
聪明反被聪明“误”,高智商带来了灭顶之灾
啄羊鹦鹉的机灵,也给自己带来了麻烦。它的中文名字“啄羊”,就很形象地描述了麻烦的来源。
由于长期生活在高山环境,啄羊鹦鹉并不挑食,肉类也在它们的食谱上。当一些牧民移居到高山地区,他们带来的绵羊就成为了啄羊鹦鹉肥美的食物。19世纪60年代开始,一些高山牧民抱怨自己养的绵羊身上总有很奇怪的伤口,另一些还目击了啄羊鹦鹉如何攻击绵羊、追赶绵羊直至精疲力竭、甚至摔下悬崖。
啄羊鹦鹉给高山牧民带来了巨大的损失,当时的政府决定赏金扑杀啄羊鹦鹉。从19世纪60年代末到20世纪70年代,大约15万只啄羊鹦鹉被射杀或毒死。1986年,政府立法保护啄羊鹦鹉,但还存在非法猎杀、偷捕。再加上外来引入的家猫等问题,如今新西兰全境的啄羊鹦鹉只有约3000~7000只,被列为“濒危”状态。
除了啄羊鹦鹉,其他种类鹦鹉的日子也不好过。许多鹦鹉机灵可爱,加上会学人语,让它们成为了受欢迎的宠物。
这给不少鹦鹉带来了灾难。由于人工繁殖难度大、成本高,而宠物市场需求巨大,盗猎走私屡禁不绝,导致许多鹦鹉品种在野外濒临灭绝。
事实上,很多中大型鹦鹉并不适合当宠物。它们不仅叫声巨大,而且作为群居动物需要大量活动空间,以及大量陪伴。许多大中型鹦鹉后来都被伺主遗弃或冷落,最终患上精神疾病、拔光自己身上羽毛……
人们常说:“喜欢是放肆,爱是克制”。如果我们真的喜爱这些高智商生灵的话,让它们在大自然里自由生活不是更好吗?
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