Более полувека в психологии господствовала теория швейцарского ученого Жана Пиаже. Его эксперименты с процессом упорядочивания объектов по размеру стали классикой. Пиаже показывал детям набор палочек разной длины и просил выстроить их в ряд от самой короткой до самой длинной. Результаты его наблюдений, широко известные с 1960-х годов, казались неоспоримыми. 

Пиаже утверждал, что примерно до семилетнего возраста дети не способны применять структурированные стратегии для решения таких задач. Они действовали методом проб и ошибок, их подход выглядел хаотичным и неэффективным. Эта работа надолго сформировала научный консенсус, установив возрастные границы для развития логического мышления у детей.

Американская команда психологов под руководством Хьюивена Алекса Яна (Huiwen Alex Yang) из Калифорнийского университета в Беркли решила перепроверить эти давние выводы. Исследователи провели эксперимент с участием 123 детей в возрасте от четырех до девяти лет. Вместо настоящих палочек они использовали цифровые изображения кроликов разного роста, которые нужно было расставить по порядку (по возрастанию).

На первом этапе дети видели всех кроликов сразу и могли легко сравнить их рост. Все участники справились с этим простым заданием на отлично. 

Как изучение мозга младенцев изменило представление ученых о сознании

Сознание — одна из самых загадочных тем в науке. Долгое время считалось, что оно возникает лишь тогда, когда человек обретает речь, память или способность к саморефлексии. Однако исследования младенцев и даже детей в утробе матери бросают вызов этим представлениям. Их мозг, оказывается, способен на удивительные процессы, это заставляет ученых пересматривать саму природу сознания.

Затем условия усложнились. Ученые скрыли рост кроликов, и единственным способом их сравнить стало попарное выделение. Когда ребенок выбирал двух кроликов, система сообщала ему, расположены ли они в правильном порядке или их нужно поменять местами. После просмотра пара автоматически менялась местами при необходимости. Эта уловка лишала детей возможности видеть всю картину целиком и заставляла их разработать новую, более сложную стратегию для упорядочивания невидимых фигур.

Ян и его коллеги проанализировали последовательность действий каждого участника. Ученые искали закономерности — узнаваемые схемы, которые могли указывать на использование известных алгоритмов сортировки. 

Вопреки ожиданиям, основанным на работе Пиаже, дети не просто действовали наугад. Их ответы были слишком точными, чтобы объяснить их случайностью. Более того, исследователи обнаружили, что дети независимо друг от друга изобрели как минимум два эффективных алгоритма сортировки, которые активно используются в компьютерных науках — «сортировку выбором» и «сортировку перемешиванием».

Статья по теме: Школьные классы в стиле лесного пейзажа замедлили развитие близорукости у детей

Если порядок действий ребенка напоминал шаги, которые выполняет алгоритм «сортировка выбором» (когда выбирают самый маленький элемент и ставят его на первое место, потом следующий и так далее), то ученые относили такой случай к этой категории.

А если поведение ребенка больше соответствовало алгоритму «сортировка перемешиванием» (когда сравнивают элементы и меняют местами соседние, «проталкивая» самый большой элемент в конец, то ученые фиксировали именно этот тип стратегии.

Статистика исследования впечатляет. Приблизительно в 40 процентах тестов дети рассортировали картинки не случайно, а по понятной логической схеме. Их действия напоминали работу настоящего алгоритма. Хотя они использовали такую стратегию недолго, сам факт показал, что даже маленькие дети способны действовать системно, а не просто пробовать наугад.

Из 667 проведенных тестов в 110 случаях дети применяли «сортировку выбором», а в 141 тесте — «сортировку перемешиванием». Еще в 21 тесте исследователи зафиксировали комбинацию этих двух алгоритмов. Больше половины участников эксперимента (67 из 123 детей) использовали хотя бы один из двух алгоритмов, а 30 детей применяли оба алгоритма в разные моменты эксперимента.

LEGO улучшил математические и пространственные способности в классе

Урок с деталями LEGO кажется просто развлечением. Но исследователи из Великобритании доказали, что при определенных условиях этот конструктор может стать учебным инструментом, который улучшает математические способности школьников.

Однако способность применять алгоритмы четко коррелировала с возрастом. Среди четырехлетних детей алгоритмы использовали лишь 2,9 процента участников. Но уже в возрасте пяти лет этот показатель возрос до 25,5 процентов. Среди шестилетних детей он достиг 30,7 процентов. К девяти годам более 54 процентов детей успешно применяли узнаваемые алгоритмические стратегии для решения задачи.

Научная работа команды Яна — не первая в своем роде, которая ставит под сомнение точные возрастные рамки, установленные Пиаже. Британский психолог Эндрю Бремнер (Andrew Bremner) из Бирмингемского университета отметил, что существует «долгая история опровержения Пиаже». Бремнер называет Пиаже гением, который произвел революцию в развивающей психологии и наметил этапы познания мира ребенком. Однако ученый признал, что Пиаже «не был блестящим экспериментатором» и часто проводил тесты без должного контроля. 

По сути, за последние десятилетия ученые неоднократно доказывали, что у Пиаже была верная общая идея о стадиях развития ребенка, но он оказался излишне пессимистичен в оценке возрастов, когда дети проходят эти стадии. Авторы нового исследования добавили веса этому массиву доказательств. Ян и его коллеги поставили под сомнение идею Пиаже о том, что для генерации сложного поведения необходимы сложные мысли и глубокое понимание: чтобы ребенок вел себя сложно и разумно, он должен глубоко понимать, что делает. 

Статья по теме: Сленг поколения Альфа мешает взрослым и искусственному интеллекту обнаружить интернет-травлю

Международная команда психологов показала, что для «умного» поведения не нужны сложные рассуждения. Даже простые правила могут приводить к результатам, которые выглядят как продуманные и осмысленные действия. Иными словами, дети не обязаны полностью понимать задачу, чтобы решать ее эффективно — их мозг сам находит логичный путь, даже без сложных размышлений.

Результаты работы группы Яна не просто уточнили возрастные границы развития ребенка. Эти выводы заставляют пересмотреть само представление о том, как формируется разум. Если четырехлетний ребенок способен применить алгоритм, с которым работают компьютеры, значит, логическое мышление может быть не продуктом долгого обучения, а врожденной способностью, требующей лишь подходящих условий, чтобы проявиться.

Научная работа опубликована в журнале Nature Human Behaviour.