Для изучения нового навыка обычно требуется активно практиковать его методом проб и ошибок, получая при этом обратную связь о своей работе. Однако ученые обнаружили, что пассивное ознакомление с актуальной информацией также может ускорить обучение, даже без прямого обучения или обратной связи.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли недавно продемонстрировали этот эффект на мышах, обучающихся классифицировать звуки. Они обнаружили, что пассивное воздействие звуков до или во время активной тренировки помогло мышам учиться быстрее. Ученые также создали компьютерные модели, имитирующие нейронные сети в мозге, которые показали, как пассивное воздействие может изменить представление сенсорной информации и облегчить связь с правильными реакциями.
Результаты, опубликованные в неврология, дадут представление о более эффективных методах обучения, сочетающих пассивное и активное обучение. Этот гибридный подход может помочь взрослым и детям освоить реальные навыки, такие как обучение игре на музыкальных инструментах или овладение языком.
Ключевые ингредиенты: усилия, практика и обратная связь.
Изучение нового навыка восприятия требует активного принятия решений по задаче и получения обратной связи по поводу этого выбора. Допустим, вы пытаетесь лучше классифицировать звуки как высокочастотные и низкочастотные. Вы слушали звуки, угадывали, звучат они высоко или низко, и узнавали, правильный ли ваш выбор. Этот замкнутый процесс выбора, обратной связи и корректировки тренирует схемы мозга, принимающие решения.
Пассивное прослушивание фоновых звуков не должно помочь в этом активном процессе обучения. Вы не принимаете никаких решений и вам не говорят, правы вы или нет. Но люди и другие животные постоянно ежедневно подвергаются воздействию сенсорной информации, даже если они не практикуют какой-либо навык намеренно. Ученые Калифорнийского университета в Беркли задались вопросом, может ли мозг использовать это пассивное воздействие оппортунистически.
Прошлые исследования намекают на пассивное обучение
Исследователи были вдохновлены предыдущими исследованиями, показавшими, что раннее воздействие звуков может стимулировать развитие слуховой системы животных. Крысы, выращенные в среде с определенными повторяющимися звуками, позже начинают лучше различать похожие звуки.
Некоторые исследования также показали, что у взрослых людей чередование сеансов пассивного прослушивания с активной тренировкой по слуховым задачам может улучшить обучение. Однако меньше было известно о том, как пассивное воздействие взаимодействует с активным обучением на моделях взрослых животных, что могло бы дать больше биологической информации.
Команда Калифорнийского университета в Беркли поняла, что машинное обучение также может дать некоторые подсказки. Ученые-компьютерщики обнаружили, что предварительное обучение моделей нейронных сетей на больших неразмеченных наборах данных может позволить им гораздо быстрее изучать помеченные задачи с меньшим количеством обучающих примеров. Слуховая система может использовать аналогичный трюк, сначала используя пассивное воздействие немаркированных звуков, чтобы оптимизировать свою внутреннюю модель мира, тем самым запуская обучение задачам.
Мыши учатся быстрее после пассивного прослушивания
Исследователи намеревались систематически проверять, улучшает ли пассивное звуковое воздействие активное обучение слуховым категориям, используя мышей, обученных распознавать звуковые шаблоны.
Мышам пришлось классифицировать короткие изменяющие высоту тона как повышающиеся или понижающиеся по частоте. Они обозначили свой выбор, тыкая носом в левый или правый порт испытательной камеры. В течение нескольких ежедневных тренировок мыши становились все лучше и лучше в точной классификации звуков.
Ученые сравнили группы мышей, прошедших стандартную подготовку, с двумя другими группами. Одна группа получила дополнительное пассивное звуковое воздействие, проигрывая фоновые звуки в своих домашних клетках перед активной тренировкой. Другая группа мышей слышала пассивные звуки, чередующиеся на протяжении всей фазы активного обучения, а не только в начале.
В обоих случаях мыши, подвергавшиеся воздействию дополнительных пассивных звуков, продемонстрировали ускоренное обучение. Они достигли пика эффективности категоризации быстрее, чем мыши, только прошедшие активную тренировку. Это продемонстрировало, что пассивное звуковое воздействие может улучшить активное обучение слуховым навыкам у взрослых млекопитающих.
Модели нейронных сетей имитируют биологические знания
Чтобы понять, какие механизмы могут позволить пассивному воздействию обеспечить преимущества обучения, наблюдаемые с точки зрения поведения, исследователи построили вычислительные модели, имитирующие нейронную обработку и обучение в слуховой системе.
Они протестировали различные архитектуры — от простых линейных классификаторов до многослойных нейронных сетей. В некоторых моделях использовалось только контролируемое обучение, при котором сетевые соединения настраивались на основе соответствия выходных данных модели и точных меток во время обучения. Другие модели были добавлены в неконтролируемое предварительное обучение, где закономерности в структуре немаркированных входных данных фиксируются перед привязкой выходных данных к меткам.
Исследователи обнаружили, что многослойные нейронные сети, которые, по сути, выполняют неконтролируемое обнаружение функций на основе пассивных звуковых сигналов с последующей контролируемой точной настройкой, лучше всего соответствуют эффективности обучения мышей. Модели указывают на то, что пассивное воздействие приводит к реорганизации сенсорных представлений, что обеспечивает более эффективное активное обучение.
Чередование работает лучше всего
Эксперименты не только показали, что пассивное воздействие ускоряет обучение, но и показали, что звуковые презентации, чередующиеся на протяжении всего обучения, приводят к более быстрому освоению, чем пассивное слушание, только в самом начале. Дальнейшее компьютерное моделирование помогло объяснить этот результат посредством так называемого соответствия между правилами обучения, приводящими к обновлению пассивных и активных моделей.
Когда происходят одновременно, неконтролируемые и контролируемые изменения в нейронных связях дополняют друг друга, быстро оттачивая представления, обеспечивая превосходную производительность. Исследователи обнаружили, что всего несколько чередующихся пассивных сеансов столь же эффективны, как и несколько дней первоначального пассивного воздействия.
Поэтому, когда вы берете в руки гитару или запускаете кассеты на иностранном языке, не сразу погружайтесь в тяжелую практику. Обязательно дополняйте ежедневные активные тренировки пассивным слушанием. Ваш мозг впитает звуки, и вы достигнете своих учебных целей за меньшее время.
Этот подход, сочетающий пассивное воздействие с активным обучением, дает рецепт более быстрого овладения практическими навыками с использованием естественных процессов обучения нашего мозга. Ученые, изучающие, как животные и ИИ осваивают новые задачи, продолжают находить оптимальные графики обучения, использующие маркированные и немаркированные данные. Тем не менее, это исследование помогает биологическому или цифровому мозгу добиться успеха, открывая способ улучшить обучение.
Об авторе
Роберт Дженнингс является соиздателем InnerSelf.com со своей женой Мари Т. Рассел. Он учился в Университете Флориды, Южном техническом институте и Университете Центральной Флориды, изучая недвижимость, городское развитие, финансы, архитектурное проектирование и начальное образование. Он был членом Корпуса морской пехоты США и армии США, командовал батареей полевой артиллерии в Германии. Он работал в сфере финансирования недвижимости, строительства и девелопмента в течение 25 лет, прежде чем в 1996 году основал InnerSelf.com.
InnerSelf посвящен обмену информацией, которая позволяет людям делать осознанный и проницательный выбор в своей личной жизни, на благо общества и на благо планеты. Журнал InnerSelf выходит уже более 30 лет в печатном виде (1984–1995) или в Интернете как InnerSelf.com. Пожалуйста, поддержите нашу работу.
Creative Commons 4.0
Эта статья лицензирована в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. Атрибут автора Роберт Дженнингс, InnerSelf.com. Ссылка на статью Эта статья первоначально появилась на InnerSelf.com
Книги по повышению производительности из списка бестселлеров Amazon
«Пик: секреты новой науки экспертизы»
Андерс Эрикссон и Роберт Пул
В этой книге авторы опираются на свои исследования в области знаний, чтобы дать представление о том, как каждый может улучшить свои результаты в любой сфере жизни. Книга предлагает практические стратегии развития навыков и достижения мастерства с упором на преднамеренную практику и обратную связь.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Атомные привычки: простой и проверенный способ выработать хорошие привычки и избавиться от плохих»
Джеймс Клир
Эта книга предлагает практические стратегии формирования хороших привычек и избавления от плохих, уделяя особое внимание небольшим изменениям, которые могут привести к большим результатам. Книга основана на научных исследованиях и примерах из реальной жизни, чтобы дать практические советы всем, кто хочет улучшить свои привычки и добиться успеха.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Мышление: новая психология успеха»
Кэрол С. Двек
В этой книге Кэрол Дуэк исследует концепцию образа мышления и то, как он может повлиять на нашу производительность и успех в жизни. Книга предлагает понимание разницы между фиксированным мышлением и мышлением роста, а также предоставляет практические стратегии для развития мышления роста и достижения большего успеха.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Сила привычки: почему мы делаем то, что делаем в жизни и бизнесе»
Чарльз Дахигг
В этой книге Чарльз Дахигг исследует науку, лежащую в основе формирования привычек, и то, как ее можно использовать для улучшения нашей работы во всех сферах жизни. Книга предлагает практические стратегии для развития хороших привычек, избавления от плохих и создания устойчивых изменений.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
«Умнее, быстрее, лучше: секреты продуктивности в жизни и бизнесе»
Чарльз Дахигг
В этой книге Чарльз Дахигг исследует науку о продуктивности и то, как ее можно использовать для повышения производительности во всех сферах жизни. Книга основана на реальных примерах и исследованиях, чтобы дать практические советы для достижения большей производительности и успеха.
Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа
