Metacognition in the Rat

Jacob Falkovich

大鼠的元认知

原文由 Jacob Falkovich 发布,订阅该博客

大鼠的元认知(名词)

  1. 褐鼠(Rattus norvegicus)对其自身心理内容的觉察以及基于该觉察采取行动的能力。
  2. 理性主义者(Homo actually sapiens)对元层面的觉察以及对其进行思考的无法抑制的渴望。

理性主义者培养的一项关键技能是在不确定性下做决策。要做到这一点,就必须能够评估自身的不确定性。而根据斯坦尼斯拉斯·迪昂的《意识与脑》(Consciousness and the Brain),评估自身的不确定性正是需要有意识通达才能完成的特定心理操作之一。

我们可以知道一些自己并未意识到的事情,比如当一个数字在屏幕上一闪而过、短暂到无法进入意识时,我们猜测它大于5还是小于5的正确率仍会高于随机水平。但我们并不知道自己知道了什么、以及有多确定。在这个闪现数字的例子中,如果刺激未抵达意识,我们就无法判断在哪些试次中更有可能猜对。

以上内容出自ACX上对《意识与脑》的客座书评。根据该书评,评估自身确信程度的能力并非人类独有,显然大鼠也具备!这是否意味着啮齿动物是有意识的、能够觉察自身思维的?还是说,书评所链接的那篇研究论文其实是一团有趣的乱麻,根本无法得出任何结论?

无论如何,我的好奇心已被勾起,于是通读了Allison Foote和Jonathon Crystal发表的Metacognition in the Rat (2007)。除非另有说明,下文中的图表和引文均出自该论文。

(老鼠图片由DALL·E 2生成,由@thinkwert提供。如果OpenAI有人正在读这篇文章,能不能求求你们,系上蝴蝶结再求一次,给我一个DALL·E 2的使用权限,让我不用再去求推特上的互关好友?想想在我们都灭绝之前,我能做出多少配图精美的文章啊!

Foote和Crystal(以下简称F&C)训练大鼠将可听见的噪音分类为短音(4秒以下)或长音。噪音时长在2至8秒之间,越接近分界点的时长(3.6秒和4.4秒)就越难分类,而越接近2秒或8秒的则越容易。大鼠猜对可获得奖励,有时还可以选择放弃测试以获得一份较小但确定的奖励。

假说是:如果大鼠在更难的试次中(即对声音分类更不确定时)比在更容易的试次中更多地选择放弃,就说明它们能够觉察到自身的不确定性。

F&C为实验画了一张精美的示意图,找来了八只可爱的大鼠,然后……好消息就到此为止了。

出于某种莫名其妙的原因,F&C给大鼠的奖励是猜对给6颗食丸,而放弃猜测只给3颗。如果比例是5:3,那么大鼠至少要有60%的把握确信自己分类正确,参与猜测才划算。但在6:3的情况下,大鼠根本没有任何理由放弃猜测——哪怕只是近乎随机地猜,50.1%乘以6也大于3。试验被连续重复多次,抹平了任何“风险”,而且无论如何

有证据表明,大鼠在与我们类似的情境中是倾向于冒险的

那么,大鼠在这场关于下注理性的简单测试中表现如何呢?

五只大鼠很少选择放弃时长测试(M = 97.8%,SEM = ± .01%)。这五只大鼠的表现很可能是由于反应偏向,因为看起来这些大鼠未能学会鼻触孔的实验关联。因此,这五只大鼠既未提供支持也未提供反对元认知的证据。

我不知道这些大鼠是否真的“没学会”什么。它们看起来明明已经学会了:永远不放弃测试才能让获得的食丸数量最大化,仅此而已。

那另外三只呢?

横轴代表测试难度,最容易的(2秒、8秒)在2.00处,最难的(3.6秒、4.4秒)在1.00处。右侧一列显示的是正确率。在这里我们看到了一个令人费解的结果:即便是那些很少放弃难题的大鼠,在有放弃选项时正确率也能达到75%,而在没有放弃选项的“强制”试次中,正确率却略低于50%!

难道大鼠仅仅因为没有“放弃”选项就方寸大乱(尽管三分之一的试次都是如此),以至于完全忘记了哪个拉杆是干什么用的?是实验者在机械操作上出了什么差错?还是这三只大鼠只是喝醉了,证据就是它们居然没搞明白自己永远不该放弃?F&C对这一结果只字未提,希望你也不要注意到。

左侧一列显示的是那三只偶尔会放弃测试的笨大鼠的“放弃”率。将它们的结果与另外五只合并,以下是放弃简单测试和困难测试的完整结果:

  • 简单测试:0%,0%,0%,0%,0%,0%,40%,20%
  • 困难测试:0%,0%,0%,0%,0%,15%,70%,45%

这算……是什么?算一个结果?还是邀请用更多大鼠和更好的设计来重复实验?就F&C而言,他们宣布元认知取得了胜利,因为那三只大鼠的确在困难测试中比在简单测试中更频繁地选择放弃。他们甚至还贴上了一个p<.05,尽管根据所列的结果,我很好奇他们在计算p值时到底假定了什么分布。不管这些大鼠身上发生了什么,肯定不是正态的。

但对这篇论文来说,最糟糕的消息还不是糟糕的设计、62.5%的实验对象因太聪明而被剔除、剩下三只大鼠之间巨大的差异、强制试次中约50%的猜测正确率,或是那个更像是咒语而非分析的p值。最糟糕的是,这一切都无法证明任何关于元认知的东西。

研究者将声音分类为长或短,但这并不意味着大鼠也必须这么做。我可以提出一个替代模型,在该模型中,大鼠将声音分为类,每一类对应一种无需任何元认知的行为:

  • 短音(2-3.5秒)-> 按左拉杆
  • 中音(3.5-4.5秒)-> 放弃测试
  • 长音(4.5-8秒)-> 按右拉杆

(这是针对那三只偶尔放弃的大鼠,另外五只则只有“短”和“长”两类,同样不需要元认知。)

我的替代模型比研究者自己提出的模型能好得多地解释结果。

第一,它解释了为什么那三只大鼠偶尔会在简单和较简单(难度1.75)的测试中选择放弃,尽管它们在强制测试中几乎从未答错。老鼠绝不会把短音(2秒或2.44秒)错当成长音(4.4秒及以上),但它们偶尔可能会将其错当成中音(3.6秒),于是放弃测试而不是去按左侧拉杆。研究者的模型无法解释,为什么2号大鼠在被迫选择时简单测试的正确率超过95%,却至少有一半的时间会放弃选择(以及那3颗食丸)。

第二,我的模型可以解释为什么大鼠在困难的强制测试中正确率只有约50%。在听到(中等的)声音后,它们判断该声音为中音(没有任何元认知信息,例如该声音有一定概率是短音而非中音)。当发现自己没有放弃的选项时,一只只知道自己听到的是中音的大鼠,只能在长音和短音的拉杆之间随机选择。

我的解释在解释全部实验结果方面做得如此之好,以至于它的缺席让人不禁怀疑起大鼠研究者们的元认知能力……

平心而论,该领域的其他研究者最终注意到了行为主义的替代解释。Foote和Crystal则回应道,又找来八只大鼠,投入到一个更加复杂的装置中,其中包括一个可供大鼠按压以重听声音的拉杆。

用他们自己的话来说,结果是:

只有元认知、而非替代性的非元认知模型会预测,在困难时长上,当受试者被迫重听刺激时的正确率高于受试者主动选择重听刺激时的正确率,这一模式在我们的数据中得到了观察。对非元认知模型的模拟表明,大鼠数据的这一部分与元认知一致,但数据的其他方面则与元认知不一致。目前的结果让人对先前表明大鼠具有元认知能力的研究发现产生质疑。尽管混合的数据模式并不支持大鼠具有元认知,但我们认为该方法的引入对于在其他物种上进行测试、帮助评估元认知的比较研究案例可能具有价值。

换句话说:“我们的一些结果显示了大鼠的元认知,一些没有,还有一些与先前支持元认知的结果相矛盾。总之,整个装置对于研究大鼠元认知完全没用,但如果你再给我们一些经费,我们可以试试鸽子之类的。”

这100%是正确的结论,我为研究者们的诚实鼓掌。

还有最后一个我好奇的问题:非鼠类的人类是否存在元认知?我想说,如果我们仅仅将元认知衡量为对特定命题上自身不确定性的觉察,答案可能并不像你想的那么直截了当

以下是理性主义者利用对自身不确定性的觉察会做的一些事:

  • 做贝叶斯计算,依赖主观概率这一概念。
  • 在发表陈述性言论前先说明自己的认识状态。
  • 热爱对任何事打赌,并参与预测市场。
  • 比特币新冠疫情以及许多其他情况下抢占先机——在这些情况下,即便某事件发生的可能性低于50%,基于期望值也依然值得提前准备。

以下是非鼠类人类往往会做的事:

  • 当个频率学派,坚称概率是一大堆(多大?)相似(多相似?)试验集合的属性,而非拥有不完全信息的心智的属性。
  • 会说,认识状态是个啥玩意儿?
  • 拒绝为任何事下注,并对预测市场持怀疑态度。
  • 对所有概率在0-49%之间的事一概无视(把特朗普和俄罗斯入侵乌克兰也加入上面的例子清单),直到它成为现实,而到那时又坚称事情本就不可能有别的走向。

简言之,理性主义者往往会对许多命题表达经过仔细量化的不确定性,并据此行事,而非鼠类似乎对于命题P只处于以下三种认识状态之一:

  1. P是不可能的,就是0%
  2. P是完全不可知的,在不确定性消除之前别让我下注或做任何决定
  3. P是100%确定的

你可能会觉得非鼠类人类显然拥有元认知。但你上一次真正见到有人类在这方面表现超过老鼠,是什么时候?

本文章由 muse-spark-1.2-contributor 进行翻译

评论