Розв'язання задач

З точки зору інформаційного підходу, задача — це різниця між двома станами; вона вважається розв'язаною, коли ознаки наявного та необхідного стану збігаються. Таким чином, процес розв'язання задач відбувається, коли організм або система штучного інтелекту здійснює перехід із даного стану в необхідний цільовий стан.

Представники інформаційного підходу виходили з того, що людина, як і комп'ютер, оперує символами (знаками), отже, обчислювальні машини можна «використовувати як пристрої для імітації процесу мислення людини»[7]. Моделі розв'язання задач, які вони створювали, найчастіше одночасно являли собою комп'ютерні програми (найвідоміший приклад — General Problem Solver Ньюелла та Саймона, створений 1957 року).

Ліндсей та Норман описують розв'язання задач таким чином.[8]

Вся наявна на цей момент інформація, яка має відношення до задачі, називається станом поінформованості. Розв'язання задач являє собою послідовний перехід від одного стану в другий, а потім — до наступного і т. д., поки не буде досягнуто остаточного стану поінформованості, тобто розв'язання. Такі переходи здійснюються за допомогою операторів — засобів, що зменшують розрив між наявним станом поінформованості та тим станом, який наступає за ним. Знаходження операторів і складає головну складність при розв'язанні задач.

Можливі дві стратегії розв'язання:

• прямий пошук: у цій стратегії «людина спочатку випробовує якийсь метод підходу до задачі, а потім вже дивиться, чи просунувся він вперед у результаті його застосування».
• зворотній пошук: тут «людина розглядає шукане рішення, питаючи себе: який попередній крок необхідний для того, щоб прийти до нього? Після визначення цього кроку визначається крок, що безпосередньо йому передує, і т. д., у найкращому випадку — до відправної точки, заданої у поставлення вихідної задачі». Зворотній пошук здійснюється за допомогою аналізу засіб-результат (зіставлення засобів та цілей): на кожному кроці проміжна ціль зіставляється з наявним станом обізнаності та знаходиться оператор — засіб, що зменшує проміжок.

Існує два види операторів:

1. алгоритми (сукупність правил, які гарантують результат);
2. евристичні прийоми (для складних задач, для яких не знайдені алгоритми).

Появі у свідомості розв'язання задач передує емоційна активація та відчуття близькості розв'язання.

Це встановив О. К. Тихомиров, вивчаючи процес розв'язання шахових задач.[9] Він пропонував піддослідним міркувати під час розв'язання задач вголос та паралельно реєстрував їхню шкіряно-гальванічну реакцію (ШГР), яка слугувала ознакою емоційної активації.

Експерименти показали, що спочатку з'являється емоційна активація. Після неї — звичайно через 0.1-0.5 секунди — виникають емоційні вигуки («Ага!», «Ой!» і т.і.). За емоційним окликом звичайно йдуть слова, що позначають відчуття близькості розв'язання: наближення до неусвідомлюваної ідеї («так-так-так-так», «ось-ось-ось-ось», «напевно…») або ще неясні результати пошуку («щось промайнуло», «щось є», «здається, знайшов», «здається, розв'язано»); рідше це вираз необхідності спробувати («спробуємо-спробуємо», «цікаво-цікаво»), сумніву ("«а»…"а"… або не «а»?") або сигнали самозупинки («стоп-стоп-стоп-стоп»). За цим йде розв'язання — називання конкретного принципового для розв'язання задачі кроку, - через 1.5-13.5 секунд після появи емоційної активації, у середньому — через 5.5 секунд.

Торндайк (1898) вважав (та експериментально доводив), що механізмом розв'язання задач тваринами є не розуміння та міркування, а метод проб і помилок.

Торндайк розміщував тварин (кішок) у спеціальні проблемні ящики — клітки «з секретом», вихід з яких відкривався натисканням на кнопку або важіль, потягуванням за шнур, петлю тощо, які знаходилися в клітці або коло самої решітки зовні. Торндайк виявив, що спочатку кішки метушаться по клітці та чіпляються за все, що можуть дістати; в результаті цього вони все одно рано чи пізно випадково зачіпають механізм, який відкриває клітку та звільняються. Коли кішку знов саджають у клітку, її хаотична активність призводить до успіху трохи швидше, наступного разу ще швидше і т. д. Криві навчення показують поступове оволодіння рішенням.

Згідно з теорією Торндайка, тварини діють випадковим чином, при цьому вірогідність повторення підкріпленої реакції зростає.

Однак деякі дані самого Торндайка говорять проти його теорії. Так, у випадках із деякими «ледачими» кішками Торндайка «увага, яка нерідко поєднується з нестачею енергії, дозволяла кішці швидше утворити асоціацію після першої вдачі»[10]. А замінивши згодом (1901) кішок на мавп, Торндайк виявив, що майже всі задачі розв'язувалися «шляхом швидкого, яке часто здавалось миттєвим, залишення безуспішних рухів та вибору правильного… Природно прийти до висновку, що мавпи, раптово переходячи від безлічі безладних рухів до однієї певної дії з гачком або засувом, мають поняття про гачок, про засув або про той рух, що вони виконують»…

Р. Вудвортс відмічає, що «не було виявлено жодного випадку такої поведінки в проблемній ситуації, коли тварина кидалася б на все навколишнє без жодного врахування об'єктивної ситуації. Вона завжди реагує на ті чи інші предмети, та майже усім її реакціям властива відома ступінь правомірності. Метод проб та помилок полягає не у сліпих, розрахованих на випадкову вдачу рухах, а у випробуванні певних шляхів до цілі. Наскільки ми можемо судити за поведінкою тварини, у неї завжди присутнє деяке схоплювання об'єктивної ситуації. Інша справа, що в будь-якій ситуації, яку можна назвати проблемною, це схоплювання ніколи не буває з самого початку повним. Ситуація повинна бути досліджена, а це рідко може бути зроблено без пересувань та маніпуляцій. Але навіть при першому погляді на ситуацію загальні обриси проблеми розкриваються в достатній мірі, щоб до певного ступеня обмежити сферу дослідження та маніпуляції».[11]

Розв'язання задач шляхом раптового просвітлення (інсайта), розуміння ситуації, проникнення в суть її опису В. Келер. Експерименти Келера показують наступні приклади того, як це відбувається.[12]

• Курка, яка бачить перед собою ціль, віддалену від неї деякими перешкодами (парканом), «зовсім безпомічна, постійно налітає, якщо бачить ціль перед собою крізь решітку, на перешкоду, неспокійно бігаючи туди-сюди», та не здатна дістатися цієї цілі інакше як з допомогою такого метушіння, яке лише поступово наближає її до цілі (що нагадує опис Торндайка). Навпаки, собака та дитина (наприклад, дівчинка 1 рік 3 міс., ледве навчившись ходити), оцінивши просторові характеристики ситуації, можуть одразу знайти найкоротший обхідний шлях.
• Мавпа здатна схопити палицю та дістати нею їжу, що розташована поза кліткою (без усяких проб та помилок).
• Випадково з'єднавши дві короткі палиці, котрі окремо недостатньо довгі, щоб дотягнутися до їжі, шимпанзе одразу дістає їжу отриманою довгою палицею.
• Шимпанзе залазить на ящик або навіть ставить ящики один на одного, щоб дістати плід, який висить дуже високо.

Відомо, що тварини в деяких випадках здатні використовувати знаряддя для розв'язування задач, однак дискусійним залишається питання про те, в якій мірі таке використання є вродженим (інстинктивним), а в якій — проявом інтелекту.

Приклади застосування знаряддя тваринами:

• Грифи кидають камені на яйця страусів, щб розбити іх.[13] (Це не нове спостереження; легенда свідчить. що Есхіл загинув, коли орел скинув йому на голову чи то черепаху, прийнявши лисину Есхіла за камінь, чи то камінь, прийнявши його лисину за яйце.)[14]
• Дятловий в'юрок дістає комах з щілин кори колючкою кактуса.[13]