被动学习：更快培养技能的秘诀

: By Robert Jennings，InnerSelf.com

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学习一项新技能通常需要通过反复试验积极练习，同时获得有关您表现的反馈。然而，科学家发现，即使没有直接培训或反馈，被动接触相关信息也可以促进学习。

加州大学伯克利分校的研究人员最近在学习声音分类的小鼠中证明了这种效应。他们发现，在主动训练之前或期间被动接触声音可以帮助老鼠学得更快。科学家们还建立了模拟大脑神经网络的计算机模型，展示了被动暴露如何改变感官信息的表达方式，并使其更容易与正确的反应联系起来。

结果发表在神经，提供对结合被动学习和主动学习的更有效的培训方法的见解。这种混合方法可以帮助成人和儿童学习现实世界的技能，例如乐器训练或语言习得。

关键要素：努力、实践和反馈

学习新的感知技能需要积极做出有关任务的决策并获得有关这些选择的反馈。假设您正在尝试更好地将声音分类为高频或低频。你会听音调，猜测它们听起来是高还是低，并被告知你的选择是否正确。这种闭环的选择、反馈和调整过程训练了大脑的决策回路。

被动地听到背景声音对这种主动学习过程没有帮助。你不会做出任何决定，也不会被告知你是对还是错。但人类和其他动物每天都会不断接触感官信息，即使不是刻意练习某种技能。加州大学伯克利分校的科学家想知道大脑是否会机会性地利用这种被动暴露。

过去的研究暗示被动学习

研究人员受到之前研究的启发，这些研究表明，早期接触声音可以促进动物听觉系统的发育。在有某些重复声音的环境中长大的小老鼠后来能够更好地辨别相似的声音。

对于成年人来说，一些研究还表明，将被动听力课程与听觉任务的主动训练交替进行可以促进学习。然而，人们对成熟动物模型中的被动暴露与主动学习如何相互作用知之甚少，而主动学习可以提供更多的生物学见解。

加州大学伯克利分校团队意识到机器学习也可能提供一些线索。计算机科学家发现，首先在大型未标记数据集上预训练神经网络模型可以使他们以更少的训练示例更快地学习标记任务。听觉系统可能会采用类似的技巧，首先使用被动暴露于未标记的声音来优化其内部世界模型，从而启动任务学习。

被动聆听后小鼠学得更快

研究人员开始使用经过训练来检测声音模式的小鼠来系统地测试被动声音暴露是否可以增强主动听觉类别学习。

小鼠必须将短的音高变化音调分类为频率的上升或下降。他们通过将鼻子伸进测试室的左侧或右侧端口来表明自己的选择。经过多次日常训练，小鼠对声音的准确分类能力越来越强。

科学家们将接受标准训练的小鼠组与其他两组进行了比较。一组在主动训练之前通过在家里的笼子里播放背景声音来获得额外的被动声音暴露。另一组小鼠在整个主动学习阶段而不是在开始时听到被动的声音。

在这两种情况下，暴露于额外被动声音的小鼠都表现出学习速度加快。它们比仅接受主动训练的小鼠更快地达到峰值分类性能。这表明被动声音暴露可以增强成熟哺乳动物的主动听觉技能学习。

神经网络模型模拟生物学习

为了了解哪些机制可能允许被动暴露带来行为上的学习益处，研究人员建立了模拟听觉系统中的神经处理和学习的计算模型。

他们测试了从简单的线性分类器到多层神经网络的不同架构。一些模型仅利用监督学习，其中网络连接根据训练期间模型输出和准确标签之间的匹配进行调整。在无监督预训练中添加了其他模型，在将输出链接到标签之前捕获未标记输入数据结构中的模式。

研究人员发现，多层神经网络本质上是根据被动声音输入进行无监督特征检测，然后进行监督微调，最符合小鼠的学习表现。这些模型指出，被动暴露会导致感官表征的重组，从而实现更有效的主动学习。

交错效果最佳

除了表明被动暴露可以加速学习之外，实验还表明，在整个训练过程中交替播放声音可以比仅在开始时被动聆听更快地掌握。进一步的计算建模通过驱动被动模型更新和主动模型更新的学习规则之间的一致性来帮助解释这一结果。

当同时发生时，神经连接中无监督和有监督的转变相互结合，迅速磨练表征以实现卓越的性能。研究人员发现，只需几次交错的被动会话就可以与最初几天的被动暴露一样有效。

因此，当拿起吉他或开始听外语磁带时，不要立即直接投入硬核练习。请务必用被动聆听来补充您的日常主动训练。您的大脑会吸收这些声音，您将在更短的时间内实现学习目标。

这种将被动接触与主动学习相结合的方法为利用我们大脑的自然学习过程更快地掌握现实世界的技能提供了一个秘诀。研究动物和人工智能如何学习新任务的科学家们不断发现利用标记和未标记数据的最佳训练计划。然而，这项研究通过揭示一种促进学习的方法来帮助生物或数字大脑取得成绩。

关于作者

罗伯特·詹宁斯 (Robert Jennings) 与妻子玛丽·T·拉塞尔 (Marie T Russell) 共同出版了 InnerSelf.com。他曾就读于佛罗里达大学、南方技术学院和中佛罗里达大学，研究房地产、城市发展、金融、建筑工程和基础教育。他是美国海军陆战队和美国陆军的成员，曾在德国指挥野战炮兵连。在 25 年创办 InnerSelf.com 之前，他在房地产金融、建筑和开发领域工作了 1996 年。