Формы научения и способы дрессировки собак для поиска взрывчатых веществ, взрывных устройств, оружия и боеприпасов

То, что влияет на запоминание и воспроизведение элементов поведения, называется подкреплением. То есть подкреплением может быть любое событие, влияющее на частоту повторения в будущем связанного с ним поведения. Событие, которое увеличивает частоту повторения в будущем связанного с ним поведения, является положительным подкреплением. Событие, которое уменьшает частоту повторения в будущем связанного с ним поведения, является отрицательным подкреплением.

С точки зрения мотивированного поведения положительным подкреплением может быть любое событие, сигнализирующее об удовлетворении потребности или увеличивающее вероятность ее удовлетворения. Отрицательное подкрепление исключает удовлетворение потребности или уменьшает вероятность ее удовлетворения.

Различают также натуральное (первичное) и условное (вторичное) подкрепление. Натуральным подкреплением обычно называют событие, связанное непосредственно с физиологическими процессами организма, или непосредственное воздействие на животное. Условное подкрепление является условнорефлекторным эквивалентом натурального подкрепления. Например, если вы постоянно перед дачей пищи повторяете слово «Хорошо!», со временем по законам классического условного рефлекса это слово становится сигналом предъявления пищи и приобретает свойства натурального подкрепления.

Выделяют также аверсивное подкрепление, под которым подразумевают воздействия, приводящие к болевым или неприятным ощущениям у животного. Аверсивное подкрепление может быть положительным, отрицательным и условным. Поскольку аверсивное подкрепление всегда связано с отрицательным эмоциональным состоянием, использование его в дрессировочном процессе должно быть крайне ограниченным.

Различают постоянное и вариабельное (вероятностное) подкрепление. При постоянном режиме подкрепление предъявляется в связи с каждой единицей поведения (подкрепляется каждый навык). При вариабельном режиме подкрепление может предъявляться через определенные промежутки времени, после определенного количества воспроизведенных навыков или случайно (подкрепляется не каждый навык). Постоянный режим подкрепления обычно используют на начальных этапах дрессировки. Вариабельный режим подкрепления позволяет отобрать и закрепить лучшие варианты навыков и способствует их более быстрому и лучшему закреплению.

С точки зрения процесса научения дрессировка представляет собой последовательный процесс от формирования знания к умению и от умения к формированию навыка (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Соотношение знаний, умений и навыков в поведенческом репертуаре и количество повторения ситуаций, необходимого для их формирования

Под знанием подразумевается информация о чем-либо. Знание существует в виде следов памяти и может быть декларативным и процедурным. Под декларативной памятью подразумевается информация о свойствах каких-либо объектов, о событиях и ситуациях. Под процедурной памятью (двигательной памятью) подразумевается информация о каком-либо действии (поведении).

Мы знаем очень многое. Для того чтобы узнать что-либо, достаточно прочитать книгу, посмотреть видеофильм или выслушать другого человека. У животных аналогичным образом знание формируется только в результате наблюдения (имитационная форма научения). Во всех остальных случаях, при всех других формах научения знание формируется в результате первых нескольких повторений сочетания причины и следствия или встреч какого-либо объекта: от нескольких раз до нескольких десятков раз.

Обладание знанием еще не гарантирует воспроизведения, а тем более качественного воспроизведения его на уровне поведения. Например, прочитав один раз стихотворный текст, мы узнаем его и через месяц, подтвердив, что знакомы с ним. Однако чтобы воспроизвести стихотворение — рассказать его наизусть, нам потребуется не раз повторить его. Начав воспроизведение знания на поведенческом уровне, мы приступаем к формированию умения. Умением называют действие, поведение, не достигшее уровня автоматизации. Для формирования умения необходимо повторить действие от нескольких десятков до нескольких сотен раз.

Мы умеем также очень многое (хотя меньше, чем знаем). Например, мы умеем сколотить табурет, однако столяр-краснодеревщик делает табуреты гораздо быстрее нас и более качественно. Это потому, что мы обладаем умением, а профессионал обладает навыком.

Навыком может быть любое действие, в том числе и невидимое (недоступное для непосредственного наблюдения), сформированное путем повторения, характеризующееся высокой степенью освоения и отсутствием поэтапной сознательной регуляции и контроля. То есть навык — это такое действие, которое воспроизводится эффективно с точки зрения выполняемой деятельности, безотказно, быстро, однообразно и независимо от внешнего влияния. Различают навыки двигательные, перцептивные и интеллектуальные. Во время дрессировки у животного формируются все виды навыков.

На скорость формирования навыка влияют мотивация или лежащая в ее основе потребность, способность к научению вообще, особенности подкрепления, режим тренировки, методика формирования и опыт животного по освоению других умений и навыков.

Основные положения

1. Главной причиной поведения является потребность.

2. Потребность, достигая определенного уровня, изменяет характер восприятия внешней информации и определяет последующее поведение.

3. Первым этапом дрессировки является выбор потребности и создание условий, обеспечивающих ее доминирование.

4. Навык, формируемый в процессе дрессировки, представляет собой типичный поведенческий акт.

5. Подкреплением в дрессировке может быть любое событие, влияющее на вероятность повторения связанного с ним поведения.

6. Положительное подкрепление увеличивает частоту повторения в будущем связанного с ним поведения, отрицательное подкрепление — уменьшает.

7. Дрессировка представляет собой процесс формирования знаний, умений и навыков.

8. Навыком может быть любое действие, сформированное путем повторения.

2

Подготовка собак для поиска взрывчатых веществ, взрывных устройств, оружия и боеприпасов на основе игровой деятельности

2.1. Игровая потребность и игровая деятельность

Потребность в игре, по мнению П. В. Симонова, относится к группе потребностей саморазвития [4] и реализуется в процессе игрового поведения.

Под игровым поведением подразумевается форма жизнедеятельности молодых животных, представляющая собой комплекс разнообразных поведенческих актов, включающих взаимодействие с биологически нейтральными предметами, другими животными, наделяемыми на период игры ролевыми функциями, соответствующими контексту игровой ситуации.

Несмотря на то что игровое поведение включает в себя более или менее большие фрагменты известных инстинктивных форм поведения (охотничье, оборонительное, пищедобывательное и т. п.), оно не является ни охотничьим, ни оборонительным, ни пищедобывательным, ни каким-либо другим мотивированным поведением, так как отличается незавершенностью как всего репертуара, так и отдельных его компонентов, отсутствием какого-либо утилитарного (кроме самой игры) значения, т. е. удовлетворения охотничьего, пищедобывательного и т. п. поведения. О наличии специфической игровой потребности косвенно свидетельствует тот факт, что животное нельзя заставить играть путем какого-либо другого положительного или отрицательного подкрепления [8]. Подкреплением игры служит сама игра. Именно поэтому животное многократно повторяет какое-либо действие, длительное время не получая при этом какого-либо натурального подкрепления.

Условием игрового поведения служит комфортное состояние организма, определяемое степенью удовлетворения основных витальных (пищевая, питьевая, оборонительная, гигиеническая и т. п.) потребностей. Чувство голода, жажды, страха, боли, агрессии, переполненные кишечник или мочевой пузырь, половая мотивация исключают игровое поведение.

Для игрового поведения характерны следующие особенности, отличающие его от других форм деятельности.

1. Наличие специфических сигналов, означающих начало и продолжение игрового поведения.

Специальная сигнализация составляет важную часть игрового поведения, во-первых, она выполняет функцию приглашения к игре, во-вторых, показывает «несерьезность», «нарочитость» последующего поведения. У собак такими сигналами являются припадание на грудь и передние лапы, особенная мимика, своеобразный лай, специфические игровые действия.

2. Нормальная для какого-либо мотивированного поведения (например, оборонительного или охотничьего) последовательность действий может остаться незавершенной, т. е. закончиться раньше, чем обычно, иногда в результате перехода к другой деятельности.

3. Отдельные движения, входящие в «нормальную» последовательность, могут быть незавершенными.

4. Может быть изменена последовательность движений.

5. Некоторые движения, входящие в последовательность, могут многократно повторяться.

6. Чрезвычайная избыточность (интенсивность) как всей последовательности действий, так и отдельных действий этой последовательности. Особенно характерна при игровом поведении собак некая «нарочитость», гипертрофированность поведения или его элементов.

7. Смешение элементов поведения, характерных для различных типов поведения. В игре может быть отмечен быстрый переход от, казалось бы, оборонительного к охотничьему поведению, от охотничьего к половому и т. п.

8. Формирование новых движений. Часто во время игр вырабатываются движения, специфичные для игровой ситуации, не имеющие функционального значения помимо нее.

9. Игровое поведение имеет своеобразные правила. Игра прекращается, если один из партнеров причиняет другому сильную боль, демонстрирует агрессивное, явное доминирующее или выраженное трусливое поведение.

10. Игровое поведение всегда эмоционально положительно для играющих [9, 8].

Структура игрового поведения

Отталкиваясь от концепции К. Э. Фабри [10], учитывающей характер взаимодействия животного с компонентами окружающей среды и устанавливаемых с ними связей, можно выделить следующие формы игрового поведения.

Одиночные (индивидуальные) игры

Локомоционные (подвижные) игры представляют собой игровое перемещение животного в пространстве: бег, кружение, подскоки, прыжки, преодоление препятствий и т. п.

Манипуляционные игры

Манипуляционные игры с биологически значимыми объектами (кость, кусок мяса или шкуры, тушка животного).

Манипуляционные игры с предметами, замещающими биологически значимые объекты и (или) субъекты (предметы-суррогаты, игровые предметы). К этой категории относятся игры с различного рода предметами, достаточно удобными для манипулирования пастью (палки, тряпки, предметы обихода и т. п.), или специальными игровыми предметами (игрушками). Эта форма игры требует от животных развитого воображения, так как при этом игровой предмет наделяется определенной ролью (биологической или социальной — жертва, враг, друг, детеныш, половой партнер).

Совместные игры. Неманипуляционные игры

Парные игры — с одним игровым партнером своего вида или замещающим (животное другого вида, человек) игровым партнером.

Групповые игры — игры с участием нескольких партнеров своего или замещающего вида.

Манипуляционные игры

Парные или групповые игры при участии партнеров своего вида или замещающих партнеров с использованием игрового предмета-посредника. При этом игровой предмет может функционально рассматриваться как биологически значимый объект, как суррогат социального партнера или как «трофей», инициирующий игровую конкуренцию.

Совместные игры как социальное взаимодействие могут включать в себя элементы игровой борьбы, преследования друг друга, игрового запугивания, оборонительного поведения, охотничьего поведения, сексуального поведения и т. п.

Функциональное значение игрового поведения

Большинством исследователей допускается, что игра служит для освоения и совершенствования двигательных актов и социального взаимодействия, которые будут востребованы и реализованы во взрослом состоянии. С помощью игры происходит формирование практически всех сфер поведения, как индивидуального, так и социального. Помимо этого игра служит эффективным средством получения информации об окружающем мире.

Кроме того, существуют данные о том, что игра способствует развитию мозга, обеспечивая мощную стимуляцию, активизируя память и способствуя развитию элементарной рассудочной деятельности. В процессе игры животные «воображают» — моделируют возможные жизненные ситуации, «представляют» игровые предметы и социальных партнеров в другом виде, чем они есть.

Игровая активность, осуществляясь на врожденной, инстинктивной основе, сама служит развитию и обогащению инстинктивных компонентов поведения и содержит элементы как облигатного, так и факультативного научения.

Однако, несмотря на значимость игры, она не относится к жизненно важным потребностям, как, например, пищевая или оборонительная, и в иерархии потребностей занимает практически последнее место. Игровое поведение легко проигрывает при конкуренции потребностей — тормозится под воздействием большого количества факторов.

Так почему и в результате чего игра становится мощным мотивом поведения и эффективным подкреплением при дрессировке собак? Конечно, отчасти благодаря тем функциям, которые заложены в игре как таковой, но большей частью благодаря компенсаторным и замещающим функциям игрового поведения, формируемым в результате «разыгрывания».

2.2. Образ жизни служебной собаки

Как уже упоминалось, образ жизни домашней собаки, даже живущей в семье человека, сопряжен с различного рода депривациями. Жизнь собаки служебной, содержащейся в условиях питомника и в вольере, еще более ограничена. Служебная собака существует в «обедненной среде обитания», которая характеризуется:

— ограниченной и однообразной сенсорной стимуляцией;

— сниженным количеством (а то и отсутствием) новой информации;

— непродолжительными и однообразными прогулками;

— общением с небольшим и ограниченным кругом социальных партнеров, как своего вида, так и чужого (в том числе и людей); если собака агрессивна, контакты с представителями своего вида могут быть исключены, а с человеком ограничены общением с 1–2 лицами;

— отсутствием биологически адекватной «стаи»;

— практически постоянным ограничением свободы.

Приведенные выше особенности содержания служебных собак неизбежно приводят к хроническому неудовлетворению потребностей в двигательной нагрузке, положительных ощущениях (витальные потребности), потребностей в группе и формировании групповых иерархических взаимоотношений (зоосоциальные потребности), потребностей в новой информации, свободе, игровой и имитационной потребностей (потребности саморазвития).

Коротко охарактеризуем упомянутые потребности, так как значимость игрового поведения определяется и значимостью этих потребностей.

Потребность в двигательной нагрузке

Семейство собачьих создано движением. И это не преувеличение. Почти все они добывают живую добычу открытым преследованием, хотя некоторые могут охотиться скрадом, устраивать засады и облавы. Например, выкармливая детенышей, родители-волки иногда уходят за пищей на расстояние 15–25 км, а когда пищи довольно много, охотничий маршрут составляет 5–10 км. В течение суток волки проходят обычно по 15–30 км, но известны переходы до 60–70 км, а для тундрового волка более чем на 150 км. При изучении поведения в неволе ученые выяснили, что ходьба и бег занимают у шакала 7,9 часов, у волка — 6,8, а у домашней собаки — 2,7 часа суточного времени. За 24 часа шакал пробегает в среднем 54 км, волк — 39, собака — 13 км.

Так как способность к большим физическим нагрузкам является условием сохранения жизни и выкармливания потомства у собачьих, за многие тысячи лет она стала и потребностью, неудовлетворение которой приводит к печальным для животного последствиям.

Недостаток движения (гиподинамия) приводит к изменению обмена веществ в организме, нарушению формирования скелета, изменению строения и снижению работоспособности сердца и кровеносных сосудов, ухудшению свойств и действия нервной системы и снижению устойчивости к заболеваниям. Более того, отсутствие движений приводит к искажению репродуктивной функции, бесплодию, рождению слабого, со сниженной жизненной способностью потомства.

Влияние движения на нервную деятельность также значительно. Считается, что процесс физической тренировки представляет собой прежде всего тренинг нервной системы. Систематические физические нагрузки даже служат профилактикой неврозов и ослабляют их. Замечено, что при недостатке движения наши собаки становятся раздражительными и излишне агрессивными. Двигательная активность увеличивает количество сигналов, приходящих в центральную нервную систему, тем самым оказывая стимулирующее, тонизирующее действие, улучшая ее работоспособность.

Потребность в положительных ощущениях

Многочисленные исследования позволили среди других потребностей выделить специфическую, не сводимую ни к какой другой потребность в положительных ощущениях и отнесли ее к группе потребностей жизнеобеспечения, неудовлетворение которой приводит к гибели организма, как, например, неудовлетворение другой потребности жизнеобеспечения — пищевой.

В процессе исторического развития у животных сформировалось биологическое влечение к положительным эмоциональным ощущениям, оцениваемым как чувство удовольствия, и получаемое подкрепление для животного всегда эмоциональное окрашено. Получение положительных эмоций является одной из ведущих потребностей, и поэтому эмоции играют ключевую роль в организации целенаправленного поведенческого акта. Однако значение эмоций в формировании поведения гораздо шире — современные ученые выделяют отражательную (оценочную), побуждающую, подкрепляющую, переключательную и коммуникативную функции эмоциональных переживаний.

Очевидно, что впервые подкрепляющая функция эмоций была обнаружена В. Л. Дуровым. Существование «эмоциональных рефлексов», т. е. поведенческих актов, подкреплением которых служило положительное эмоциональное состояние, было подтверждено Д. Олдсом в 1962 г. В результате проведенных исследований оказалось, что 35 % клеточного пространства мозга занимает область, прямое электрическое раздражение которой активирует механизмы эмоционально-положительного подкрепления. Животные с вживленными в эти области мозга электродами могли непрерывно раздражать собственный мозг в продолжение 1–2 суток, пока не наступало физическое изнеможение.

Если в течение суток и более крысам не давали пищи, а затем пускали их в клетку, в одном углу которой находился корм, а в другом — рычаг для «самораздражения», то крыса, ранее научившаяся нажимать рычаг, не обращала внимания на пищу, направлялась прямо к рычагу и предавалась непрерывной оргии самораздражения, несмотря на голод. Иногда разряды были настолько сильными, что отбрасывали животных к стенке клетки; но как только крыса приходила в себя, она снова бросалась к рычагу, чтобы получить новый разряд, подобный предыдущему. Если возникала потребность в сне, крысы дремали несколько минут, а потом сразу же снова принимались за стимуляцию. Были также случаи, когда крыса-мать оставляла свой выводок, чтобы заниматься раздражением своего «центра удовольствия». При определенных, особо благоприятных положениях раздражающего электрода животные могли производить самораздражение до 7000 раз в 1 час. То есть положительные эмоциональные ощущения могут оцениваться животными более высоко, чем другие состояния [11]. Аналогичные эксперименты на обезьянах, собаках, кошках и других животных дали в общем схожие результаты.

В исследованиях показано, что непосредственным подкреплением инструментальных рефлексов является не только удовлетворение какой-либо потребности, а получение приятных или устранение неприятных, угрожающих стимулов. Например, как оказалось, нельзя выработать условный инструментальный рефлекс нажатия лапой на педаль при введении пищи прямо в желудок, минуя вкусовые рецепторы, но удалось сформировать такой навык, когда при введении в желудок морфина у животного возникает положительное эмоциональное состояние. Если после выработки пищевого инструментального рефлекса у крыс обычное предъявление пищи заменяли введением пищевого раствора в желудок, то происходило угасание пищевого рефлекса, несмотря на удовлетворение пищевой потребности.

У собак оказалось возможным выработать условный инструментальный рефлекс, используя в качестве подкрепления поглаживание животного, т. е. приятное эмоциональное состояние.

В результате нейрофизиологических исследований [12] из мозга были выделены специфические вещества, вырабатываемые гипофизом, которые были названы эндорфинами. По своему эффекту эндорфины схожи с наркотическими препаратами, в частности, оказывают болеутоляющее и успокоительное действие. Изучение структуры молекул эндорфинов показало, что у них есть часть, общая со всеми производными морфия. В настоящее время выделено несколько таких веществ. Они отличаются друг от друга размерами и «поведением»: одни оказывают болеутоляющее действие, другие — нет, они могут успокаивать или возбуждать и даже погружать животных в каталептическое состояние.

В 1975 г. из мозга свиньи были выделены вещества, которые были названы энкефалины. Вскоре такие же вещества обнаружили и в мозге коровы. Было установлено, что выделенные вещества сходны по своему действию с опиатами — веществами близкими к опию. Они тоже вырабатываются в организме для снижения боли и могут подавлять работу нейронов в нервной системе. Применение энкефалинов, включая и эндорфины, вызывает эффекты, похожие на те, которые возникают при использовании опиатов.

Считают, что положительное эмоциональное состояние животных сопровождается выбросом в центральную нервную систему описанных выше и других, пока не известных веществ, сходных по своему действию с наркотическими веществами.

Зоосоциальные потребности

Исторически собака формировалась как член коллектива-стаи, и в процессе становления вида отбирались, оттачивались и закреплялись свойства собаки как коллективного животного, что, в свою очередь, повышало зависимость собаки от стаи. Жизнь в стае облегчает выживание и выращивание потомства и считается более прогрессивной стратегией выживания по сравнению с одиночным образом жизни. Эволюционно отобранные свойства закреплены генетически и реализуются у коллективных животных в виде потребности в группе.

П. В. Симонов считает, что потребность в социальном контакте, в общении и ласке имеет самостоятельное генетически предопределенное происхождение [4]. А механизмы, обеспечивающие социальную организацию, нередко оказываются сильнее, чем голод, сексуальность, агрессивность и страх.

Невозможность удовлетворения социальной потребности (потребности в группе) у собак, например, в результате социальной депривации приводит к серьезным нарушениям их психического здоровья, вплоть до развития невроза. Собака, находящая в одиночестве, испытывает эмоциональный стресс!

Совместные действия членов стаи могут быть успешными лишь при определенной структурированности стаи. Так, даже если кооперативные действия имеют инстинктивную основу, то необходим тот индивидуум, который или действия которого послужат ключевым раздражителем для запуска этой инстинктивной программы. Успешность реализации программы определяется подходящим местом и временем. Знание об этом обеспечивается, например жизненным опытом.

Совместные действия требуют:

— оптимального времени для своего осуществления и подходящей ситуации;

— сигнала о начале и окончании акции;

— корректирующие воздействия в процессе осуществления поведения;

— распределение ролевых функций;

— кто-то должен представлять себе, как все должно быть, — анархия не приведет к успеху сложного поведения.

Структурированность стаи обеспечивается механизмами иерархии. Иерархические взаимоотношения чрезвычайно важны для организации совместного поведения, а оно у стайных животных достаточно сложное (оборонительное, охотничье, территориальное, родительское и т. п.). Успех такого поведения зависит от четкой координации действий членов стаи, что и обеспечивается ее иерархической структурой. То есть собаке необходима не только стая, для успешного выживания собака должна ясно представлять свое место в мире и в стае.

Потребность в преодолении

Удовлетворение самых различных потребностей оказалось бы невозможным, если бы в процессе эволюции не возникла и не получила развития специфическая реакция преодоления, открытая И. П. Павловым и названная им рефлексом свободы [13, 4, 14].