Науковці визначили рівень складності для максимального успіху в навчанні
Навчання: скільки помилок оптимально
На помилках учишся – але скільки помилок при цьому оптимально? Відповідь надає експеримент із залученням адаптивного алгоритму. Згідно з отриманими результатами, найкраще вчитися, коли помилок припускаються у 15% завдань, натомість 85% розв’язують правильно. «Це "правило 85%" найкраще сприяє навчальним успіхам – це, ймовірно, стосується і людей, і тварин, повідомляють учені в фаховому журналі «Nature Communications».
Здатність навчатися нового – важлива для виживання, без неї люди б залишилися на рівні розвитку немовляти. В школі, вищій освіті та професії навчання відіграє вирішальну роль. Але як вчитися найефективніше? Очевидно, що успіхи важливі для мотивації, щоб продовжувати роботу. Водночас нам потрібні певні виклики, щоб розвиватися далі.
«Інтуїція підказує, що для балансу мотивації і навантаження існує оптимальна міра складності, – каже Роберт Вілсон (Robert Wilson) з Аризонського університету та його колеги. – Це припущення – ядро всіх сучасних методів навчання». Проте де баланс між невдачею та успіхом?
«Незважаючи на тривалу історію емпіричних досліджень, залишається неясно, чому певний рівень складності сприяє навчанню і де розташована необхідна міра вимогливості, – сказав учений. – Ми це перевели на математичну основу».
Аби відповісти на запитання, Вілсон і його команда використали різні адаптивні алгоритми як моделі людського та тваринного навчання. Їм вони надавали для розв’язання класичні завдання, наприклад, потрібно було розділити цифри на класи «парних» і «непарних» або дві категорії величин: «більше п’яти» та «менше п’яти». Нейронні мережі були так запрограмовані, що змінювали свої внутрішні зв’язки, лише якщо припускалися помилки.
«Здавалося б, оптимальне навчання мало відбуватися за максимального рівня помилок», – сказали вчені. Але це не так, засвідчив експеримент. Натомість алгоритми навчалися найшвидше та найефективніше тоді, коли рівень помилок становив приблизно 15%. Інакше кажучи: «Ми з’ясували, що ефективність навчання тоді максимальна, коли його складність дає змогу правильно відповісти на 85% завдань», – повідомив Вільсон і його команда.
Тобто, коли при формуванні завдань дотримуватися «правила 85-ти відсотків», успіхи в навчанні – максимальні, принаймні тоді, коли йдеться про чіткі навчальні цілі, зокрема розрізнення двох категорій. Це може пояснити не лише функціонування нейронних мереж, а й поведінку тварин і людей, кажуть вчені. Наприклад, радіолог, що на підставі мамографічних знімків мусить вирішити, чи у даному випадку є рак молочної залози, чи ні. І тут панує «правило 85%», каже Вільсон.
Учені вважають цілком доказавим, що оптимальна зона навчання і в людей розташована в діапазоні «85% правильних відповідей». «У психології та когнітивних дослідженнях "правило 85%" узгоджується з висновками багатьох експериментаторів, згідно з якими учасники тоді максимально залучені, коли завдання ні не запрості, ні не заскладні», – каже вчений.
Вільсон і його команда припустили, що оптимальні показники для складніших завдань можуть відрізнятися. В деяких додаткових експериментах програми найкраще вчилися й за нижчого показника успішності – від 75% до 82%, повідомили вчені. В майбутньому вони хочуть розширити складність навчальних форм.
Nadja Podbregar
Lernen: Wie viele Fehler sind optimal?
University of Arizona, 6.11.2019
Robert C. Wilson, Amitai Shenhav, Mark Straccia & Jonathan D. Cohen
The Eighty Five Percent Rule for optimal learning
Nature Communications volume 10, Article number: 4646 (2019)
Зреферувала С. К.