“聪明动物”背后的认知研究（开卷知新）

　　图为白马雪山国家级自然保护区响古箐片区内滇金丝猴。 　　新华社记者 陈欣波摄

　　如今，网络上有许多关于动物的有趣视频，有些动物看上去很“呆萌”，有些又仿佛在某一领域表现出非凡的能力与智慧。动物到底有没有智慧呢？长期以来，人类一直对这个问题感到好奇。动物学家利用多样的观察方法与巧妙的实验设计，不断研究动物行为和它们的思考方式，并发展出动物行为和认知科学这一学科。了解动物的行为与认知，有助于揭示动物适应环境并生存进化的过程，也有助于理解和保护生物多样性，同时能够促进对人类认知的探索，解答人类认知起源与社会进化等相关问题。

　　动物智慧源于观察学习与实践经验

　　智商通常被认为是衡量人类智力的标准，这一指标主要由感知记忆能力、抽象概括能力与创造力等构成。“智商”概念具有特定的文化和教育意涵，用于动物身上需谨慎，因为动物看待世界的方式和人类有所不同，动物智能更多体现在适应自然环境、解决生存挑战等方面。

　　在网络视频中，我们经常看到一些宠物能够根据主人的不同指令进行相应动作，这是不是意味着动物可以听懂人类的语言呢？实则不然，这种行为更多的可能是条件反射。它们并不理解人类语言的含义，但是特殊的刺激信号使得它们做出了模式化的反应。

　　心理学上的著名例子“汉斯效应”可以很好说明这个问题。一位数学教师威廉·冯·奥斯滕坚信人类低估了动物的智商。在他的指导下，一匹叫汉斯的马学会了用蹄子回应指令，比如在黑板上写下一个“3”，汉斯就会用蹄子“啪啪啪”敲击3下。奥斯滕进而在黑板上写一些基本的算术题并训练汉斯，很快它就可以通过蹄子给出正确答案，甚至是一些基本的平方根和分数运算。然而，心理学家奥斯卡·丰斯特的调查研究却显示：当提问者知道问题的答案时，汉斯回答的正确率相当高，但当提问者不知道答案或者离汉斯远一些时，汉斯很难正确作答。于是，丰斯特深入观察了提问者的行为。他发现，当马蹄踏击数接近正确答案时，提问者的姿势和面部表情会随之发生变化，紧张程度随之增加，汉斯会通过提问者的动作和微表情来判断什么时候停止踏蹄。也就是说，马并不是真的会做数学题，而是拥有细致入微的观察能力。观察学习，正是动物认识世界、学习技能的一个重要手段。

　　除了观察学习，实践经验也是动物不可或缺的学习环节，通过不断尝试，逐渐掌握某种技能。工具使用在过去往往被认为是人类独有的一项技能，但随着研究的深入，我们发现动物也具有创造工具、使用工具的能力。动物学家珍妮·古道尔提供了野生黑猩猩使用工具的例子。在坦桑尼亚的贡贝溪国家公园中，黑猩猩品尝白蚁的美味时，会精心挑选一根短而坚硬的木棒，用它当作“钻头”，在白蚁的巢穴上精准打孔。一旦洞口出现，它们又会迅速找到一根长而柔软的草茎，仿佛手握一根细长的钓竿，轻柔而巧妙地伸入狭窄的洞口，轻轻摇晃，引诱白蚁们上钩。黑猩猩们不仅展现了出色的手眼协调能力，更体现了对工具功能的深刻理解和灵活运用。

　　很多人都读过《乌鸦喝水》的故事，南京大学科研团队的科学家们通过实验再现，证实这一能力并非乌鸦的专长，灰喜鹊等乌鸦的近亲也能做到。灰喜鹊在面对“乌鸦喝水”的情境时能够辨别水质和沙质、重物和轻物、实心物体和空心物体，体现出较高的类比问题解决能力（使用之前解决问题的经验解决当下类似的问题）以及训练迁移能力（把在一件事情中获得的经验用于另一件事情）。

　　灵长类动物在记忆能力与社会学习能力上表现出色

　　在广阔庞大的生态系统中，灵长类作为万物之灵脱颖而出，展现了出色的学习与认知能力。作为目前动物界中进化程度最高的类群，灵长类对研究和解决人类起源问题具有重要意义，其独特的行为特征和高度发达的智力水平吸引众多科学家关注。

　　灵长类动物具备一定的空间认知能力，它们能够识别和记忆不同的位置和地点。高黎贡白眉长臂猿在白天活动时，会仔细观察并记住周围环境中潜在的过夜树的位置。当夜幕降临，它们会迅速调用脑海中的空间地图，锁定目标树木的方向和距离，径直前往。灵长类动物也可以通过记忆来识别和辨别不同面孔和声音。黑猩猩可以记住20余年前离群个体的长相，猕猴可以通过声音来识别亲属与非亲属，这些都说明它们具备出色的长期记忆能力。出乎科学家意料的是，有些动物的短期记忆能力或者说瞬时记忆能力也超过人类，比如黑猩猩，就对数字具有非凡的瞬时记忆能力，在相关测试中比人类表现更好。

　　灵长类有别于其他大部分动物的一点是，它们会利用自身多样的行为策略与发达的认知技能，形成多种多样的社会系统，而社会系统的形成，反过来也提高了灵长类的社会学习能力。社会学习是指通过个体之间直接的交互或间接的观察，导致自身行为发生改变。社会学习能力在很多物种中都起到至关重要的作用，因为它允许知识在个体之间快速传递，对物种的生存具有重要意义。

　　灵长类动物通常生活在复杂的群体中，具有明确的行为规范，这使得它们之间的相互作用和学习过程极为丰富。在日本幸岛上，有猕猴在食用红薯前清洗了表面的泥土，洗后的红薯不仅口感甘甜，而且避免了直接食用可能带来的身体不适。此后每当这只猕猴想要享用红薯时，都会带至溪边清洗。周围其他猕猴迅速效仿，形成了清洗红薯的新习性，在岛上猴群间传播开来，进而世代相传。于是出现了这样一幕：100多只日本猕猴排着队在水里洗红薯，场面十分壮观，幸岛的猕猴也以“文明猴子”著称于世。这一现象是非人灵长类动物学习能力与传播能力的有力证明。

　　我国特有的川金丝猴所形成的重层社会结构，是目前已知最复杂的动物社会结构。成年雄猴作为家长和多只雌性生活在一起并繁衍后代，组成一个家庭；多个这样的金丝猴家庭聚集在一起，共同觅食、活动和休息，组成了一个繁殖群。科学家将金丝猴这种由单元、分队、群组、社群层层嵌套而成的独特社会结构称为重层社会。这一结构，仅在包括早期人类在内的极少数几个灵长类物种中有所体现。在这样的社会系统中，个体与个体、群体与群体之间联系紧密，具有复杂的行为机制与多样的通信交流。西北大学金丝猴研究团队最新的研究借助计算机深度学习技术，对金丝猴的面部进行分析，发现川金丝猴除了明显的面部活动之外，还存在着微表情交流，这种多样化的通信信号在复杂社会结构下维系了动物的社群发展。

　　从动物行为到动物认知，科学研究增进生物多样性保护，提高人类对自身的认识

　　动物行为学是动物认知研究的基础。只有了解动物的行为模式，才能更深入地了解其背后的认知机理。1973年，诺贝尔生理学或医学奖授予研究蜜蜂舞蹈、幼鸟印随等动物行为的科学家，标志着动物行为学这门学科的建立。而动物认知学，可以说是建立于这门新兴学科之上的“新新学科”。

　　研究动物的认知能力能够增进我们对动物智能的理解，进而和动物生态学、遗传学、行为学等多学科一起为动物保护工作提供科学依据。动物认知研究还拓宽了我们对人类认知机制及文化传播路径的认识，揭示了文化传播背后深刻的生物学根基与内在规律。通过这一视角，我们能够更加透彻地理解人类看待世界的方式由何演变而来，也能更好地理解人类的进化过程。

　　目前，大数据分析、脑成像技术及分子生物学等前沿方法与手段已经应用到动物认知研究中。科学家利用人工智能模型分析大数据下猩猩的姿态与运动，以此来考量信息如何在社群内传播。北京师范大学的研究团队利用眼部追踪技术，判断大熊猫在面对新鲜事物时注意力的分布模式。新科技与新手段使得人类对于动物如何看待世界这一问题的认识逐步加深，给动物认知这门科学带来蓬勃生机。动物认知研究的进展也为人类认知科学、神经生物学、进化生物学以及人工智能等领域带来启发。

　　中国是全球生物多样性最丰富的国家之一。《中国生物物种名录》显示，目前我国具有哺乳动物694种、鸟类1505种、爬行动物656种、两栖动物656种、鱼类5127种、昆虫及其他无脊椎动物60769种，特有属种繁多，这是我国开展动物行为与认知研究得天独厚的优势。在生态文明建设的大背景下，动物研究正迎来空前的发展机遇与广阔前景。我们坚信，更深入地理解动物世界的多样性与复杂性，将为促进人与自然和谐共生贡献更多中国智慧与中国方案。

　　（作者为西北大学教授）  

 

　　推荐读物

　　《行为进化：从动物本能到人类文明》：唐业忠著；科学出版社出版。

　　《金丝猴的社会》：苏彦捷主编；北京大学出版社出版。

　　《想象的力量——透过黑猩猩看人类》：松泽哲郎著，韩宁、张鹏译；上海科学技术出版社出版。

 

　　版式设计：蔡华伟 

　　《 人民日报 》（ 2024年07月30日 20 版）

(责编：杨光宇、胡永秋)