罗伯特·雷斯科拉
生平
1940年5月9日,雷斯科拉出生于宾夕法尼亚州的匹兹堡。他在新泽西州的韦斯特菲尔德上的高中。1958年,他决定进入斯沃斯莫尔学院(Swarthmore College),在那里他与亨利·格里特曼(Henry Gleitman)第一次尝试了在猴子身上做研究。并担任所罗门·阿希(Solomon Asch)的研究助理,进行人类学习实验。他于1962年毕业,随后于1966年,在宾夕法尼亚大学获得博士学位。
1966年至1981年,雷斯科拉在耶鲁大学任教。在此期间,雷斯科拉开始与同事阿伦·瓦格纳(Allan Wagner)展开合作,并共同开发了“雷斯科拉-瓦格纳模型(Rescorla-Wagner model)”。1975年,他被选为实验心理学家协会会员。1981年,雷斯科拉回到了他的母校,开始在那里教书。1985年,雷斯科拉被选为国家科学院院士,并在1986年被美国心理学会授予杰出科学贡献奖。1989年,他被任命为宾夕法尼亚大学的詹姆斯·m·斯金纳科学教授。2005年,雷斯科拉获得了巴甫洛夫学会的霍斯利·格兰特奖。此后,在2006年,他被比利时的金特大学授予荣誉博士学位。2008年,他被选为美国艺术与科学院院士。2020年3月24日,因不慎跌倒去世,享年79岁。
学说成就
Rescorla-Wagner模型
巴普洛夫的条件反射学说,或者称之为经典条件反射,需要动物把条件性刺激(CS)和非条件性刺激(US),例如“声音-食物”之间建立联结。动物对CS-US的联结强度可以通过测量动物对CS的条件反射行为得到。比如,每次间隔150秒之后,给动物播放30秒的声音(CS),与此同时,给动物投食(US)。动物在有声音的时间内待在食物出口的时间代表了它对于CS-US的联结强度。这种联结的建立是通过重复学习逐渐建立的。Rescorla-Wagner模型描述了动物对CS-US联结强度的学习过程。
假设λ是动物在学习过程中所能达到的最高的联结强度。Vn是当前的联结强度。Vn+1是新的学习之后的联结强度。ΔV是新的学习比上次学习增加的联结强度。α代表CS吸引注意力的能力,β代表US的强度(或者称为学习速率)。那么,
ΔV = β*α*(λ - V)
Vn+1 = Vn + ΔV
很容易想象到,如果动物从头开始,学习到的联结强度会从0逐渐趋近λ。利用这个模型,可以解释很多动物在学习过程现的很多现象。
(1)消退(extinction)
假设动物已经完全建立了CS和US之间的联结。λ = 1,V = 1。突然,CS之后没有了US。那么λ变成了0。在接下来的每次学习的时候,ΔV < 0。联结强度V也会越来越小,逐渐趋近于0。然后动物对CS的反应就消退了。
(2)阻碍(blocking)
第一阶段,训练动物学会CS1和US的联结(CS1-US)。第二阶段,CS1和CS2同时出现和US配对。第三阶段,测试动物对CS2的学习得到的联结强度。很遗憾的是,动物学不会CS2-US的联结。这种情况下,CS1阻碍了CS2和US的联结。而这个现象是可以用该模型解释的。
在第一阶段,动物对CS1的学习已经达到最大值Vcs1 = 1。第二阶段,因为CS1的存在,Vcs1/cs2 = 1。于是λ - Vcs1/cs2 = 0。因此ΔV = 0,新的学习无法产生。
(3)掩盖(overshadowing)
用两种感觉刺激(比如一种声音,一种光)作为CS和US配对来训练大鼠。在单独测试阶段,动物对CS1(声音)表现出很强的学习效果,但是对CS2(光)的学习效果很差。如果用该模型解释的话,这是因为声音和光具有不同的α值。大鼠的嗅觉和听觉敏感,但是视觉迟钝,因为当两种刺激同时出现时,听觉占据了更多的注意力。
(4)过分期望(over-expectation)
第一阶段,分开单独训练CS1-US和CS2-US;第二阶段,CS1和CS2一起出现和US配对;第三阶段,测试CS1和CS2。
如果用该模型来预测,在第一阶段,动物分别习得了Vcs1和Vcs2;第二阶段两个CS同时出现的时候,Vcs1/cs2 = Vcs1 + Vcs2 = 2。但是λ仍然只有1,所以,ΔV < 0。于是在第三阶段测试CS1和CS2的时候就应该出现消退现象。事实就是这样!
(5)条件性抑制(conditioned inhibition)
同时训练:CS1和US配对;CS3和US配对;CS1和CS2同时出现的时候没有US。根据模型,充分学习之后Vcs1 = 1, Vcs1 + Vcs2 = 0,于是简单推理得到Vcs2 = -1。于是我们可以预测,当把CS3和CS2放在一起测试的时候,Vcs3/cs2 = 0,ΔV = 0,于是CS2会抑制动物对CS3的条件化反应。事实确实如此。
更神奇的是,在这种情况下,CS2会保护CS3被消退。因为消退的过程需要ΔV < 0。但是在这种情况下ΔV = 0,也就是没有学习发生,那么消退也就不会产生了。
但是,该模型也有很多问题。例如:
(1)条件性抑制的消退
例如上面的例子,经过训练之后,CS2具有条件性抑制的能力,Vcs2 = -1。在消退过程(只有CS2,没有US)中,λ = 0, 所以ΔV > 0。最终结果Vcs2因会逐渐趋近于0,从而丧失条件性抑制的能力。但是,实验结果表明,在消退过程中,CS2的条件性抑制能力并没有减弱,而是增强了。
(2)条件性抑制和新CS的配对
把新的CS和CS2进行配对(没有US)。根据模型,Vcs2 = -1,λ = 0,ΔV > 0,因此新的CS将成为兴奋性的条件性刺激,导致动物做出条件性反应。但是该预测和实验结果明显不符。
(2)去阻碍现象
该模型可以解释部分去阻碍现象。在阻碍实验中,CS1/CS2在和US配对是,把US的强度增加(相当于增加了λ),于是ΔV = β*α*(λ – Vcs1/cs2)> 0,对CS2的学习就可以产生,也就是说破除了CS1对CS2的阻碍作用。但是,如果把US的强度降低会怎么样呢?根据模型,λ减小,ΔV = β*α*(λ – Vcs1/cs2)< 0,这会导致动物对CS2产生抑制性反应。但是实验结果却相反,动物学会了对CS2的兴奋性反应。
(3)该模型对很多现象无法进行合理的预测,例如:潜在抑制(latent inhibition),感觉刺激预先条件化反射(sensory preconditioning),高级条件反射(higher-order conditioning)自发恢复(spontaneous recovery),消退后的快速学习(facilitated reacquisition after extinction),同时存在兴奋和抑制学习(exclusiveness of excitation and inhibition)。
评价
Rescorla-Wagner模型在动物学习理论的历史上非常有影响力,因为它给出了能解释阻塞现象的理论机理,而没有动用复杂的认知理论(例如当出现新的刺激组分时,动物认知机制会回溯扫描短期记忆,重新评估涉及US的预测关系)。Rescorla-Wagner模型展示了传统的条件反射临近理论(时间上的邻近性是学习的必要充分条件)面对阻塞现象如何通过简单的调整而加以解释。
虽然有各种弱点,RW还是非常成功的。它本身可以准确描述很多学习现象,同时也激发了一大批对经典条件反射的研究。后来的替代模型也可以克服RW模型的一些缺点,但是这些模型也有各自的问题。统一的、完美的学习模型还没出现。
主要著作
《复合刺激呈现的加剧灭亡》Deepened Extinction from Compound Stimulus Presentation,2006年
《使用复合测试评估相关和不相关刺激的条件》Evaluating conditioning of related and unrelated stimuli using a compound test,2008年
《非零初始值的刺激条件》Conditioning of stimuli with nonzero initial value,2008年
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