Aprendizaje por imitación

El aprendizaje imitativo es un tipo de aprendizaje social mediante el cual se adquieren nuevos comportamientos a través de la imitación . ^{[ 1 ]} La imitación facilita la comunicación , la interacción social y la capacidad de modular las propias emociones para tener en cuenta las de los demás, y es «esencial para un desarrollo sensoriomotor y un funcionamiento social saludables». ^{[ 1 ]} La capacidad de adaptar las propias acciones a las observadas en otros se da en humanos y animales; ^{[ 1 ]} Este fenómeno tiene raíces evolutivas, ya que aumenta las posibilidades de supervivencia de un individuo al evitar los costos del aprendizaje individual. ^{[ 2 ]}

El aprendizaje imitativo ^{[ 3 ]} se diferencia del aprendizaje observacional en que requiere la duplicación del comportamiento exhibido por el modelo, mientras que el aprendizaje observacional puede ocurrir cuando el aprendiz observa un comportamiento no deseado y sus consecuencias subsiguientes y, como resultado, aprende a evitarlo. La definición de imitación verdadera de Thorpe (1956) es útil; la describe como la «copia de un acto novedoso o improbable para el cual claramente no existe una tendencia instintiva». ^{[ 4 ]}

La existencia de una verdadera imitación en los animales es un tema controvertido. Para que una acción constituya un ejemplo de aprendizaje imitativo, el animal debe observar y reproducir el patrón específico de movimientos producido por el modelo. Algunos investigadores han presentado evidencia de que la verdadera imitación no ocurre en animales no primates y que el aprendizaje observacional que se observa implica mecanismos menos complejos cognitivamente, como la mejora del estímulo. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Research performed by A.L. Saggerson, David N. George, and R.C. Honey showed that pigeons were able to learn a basic process that would lead to the delivery of a reward by watching a demonstrator pigeon.^[4] A demonstrator pigeon was trained to peck a panel in response to one stimulus (e.g. a red light) and hop on the panel in response to a second stimulus (e.g. a green light). After proficiency in this task was established in the demonstrator pigeon, other learner pigeons were placed in a video-monitored observation chamber. After every second observed trial, these learner pigeons were then individually placed in the demonstrator pigeon's box and presented the same test. The learner pigeons displayed competent performance on the task, and thus it was concluded that the learner pigeons had formed a response-outcome association while observing. However, learner pigeons needed prior training on the responses to show imitative learning, and hence the researchers noted that an alternative interpretation of these results could be that the learner pigeons had instead acquired outcome-response associations that guided their behavior and that further testing was needed to establish if this was a valid alternative. Thus, while pigeons demonstrated observational learning, it was concluded that they did not exhibit true imitation according to Thorpe's (1956) definition.^[4]

A similar study was conducted by Chesler, which compared kittens learning to press a lever for food after seeing their mother do it to kittens who had not.^[7] A stimulus in the form of a flickering light was presented, after which the kitten has to press a lever in order to obtain a food reward. The experiment tested the responses of three groups of kittens: those that observed their mother's performance first before attempting the task, those that observed a strange female's performance, and those that did not have a demonstrator and had to complete it through trial and error (the control group). The study found that the kittens that observed their mother before attempting the task acquired the lever-pressing response faster than the kittens that observed a strange female's response. The kittens conducting the task through trial and error never acquired the response. This result suggests that the kittens learned from imitating a model. The study also speculates whether the primacy of imitative learning, as opposed to trial end error, was due to a social and biological response to the mother in which the  affective bond between a kitten and its mother enhanced the kitten's observational learning (a type of learning bias).^[7]

Los chimpancés son más propensos a aprender por emulación que por imitación verdadera. La excepción son los chimpancés enculturados , que son chimpancés criados como si fueran niños. En un estudio de Buttelman et al., se descubrió que los chimpancés enculturados se comportaban de manera similar a los niños pequeños e imitaban incluso aquellas acciones que no eran instrumentales para lograr el objetivo deseado. ^{[ 8 ]} En otros estudios de imitación verdadera, los chimpancés enculturados incluso imitaron el comportamiento de un modelo algún tiempo después de haberlo observado inicialmente. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

El aprendizaje imitativo ha sido bien documentado en humanos; a menudo se utilizan como grupo de comparación en estudios de aprendizaje imitativo en primates. ^{[ 9 ] [ 10 ]} En la teoría del aprendizaje social, se afirma que gran parte del comportamiento humano se ha adquirido específicamente a través del aprendizaje del comportamiento de otros y no a través del ensayo y error individual. ^{[ 2 ]} También se dice que los humanos demuestran sobreimitación , que es cuando los individuos copian fielmente todos los pasos de un proceso incluso cuando no entienden por qué algunos pasos son necesarios. ^{[ 11 ]} Esta es una mayor fidelidad a la imitación en comparación con otros primates. ^{[ 2 ]} El aprendizaje imitativo también juega un papel importante en los humanos en el desarrollo cultural. ^{[ 12 ]} Aprender de otros permite que el cuerpo de información cultural se acumule y mejore a través de las generaciones, lo que resulta en la evolución de la cultura a lo largo del tiempo. ^{[ 11 ]}

Este mayor nivel de imitación se evidencia en un experimento que compara las habilidades cognitivas entre niños, chimpancés y orangutanes en los dominios de espacio, cantidades, causalidad y aprendizaje social. ^{[ 13 ]} Se encontró que las tres especies obtuvieron puntuaciones relativamente similares en todos los dominios, excepto en el aprendizaje social, en el que los niños se desempeñaron excepcionalmente bien en comparación, obteniendo un promedio del 85 % en las pruebas, mientras que los chimpancés y los orangutanes obtuvieron alrededor del 10 % y el 6 %, respectivamente. ^{[ 13 ]}

Otro estudio de Horner y Whiten comparó las acciones de chimpancés (no enculturados) con las de niños humanos y encontró que los niños sobreimitaban acciones más allá de lo necesario. ^{[ 14 ]} En el estudio, a niños y chimpancés de entre 3 y 4 años se les mostró una serie de acciones para abrir una caja rompecabezas opaca con una recompensa dentro. Dos de las acciones eran necesarias para abrir la caja, pero una no lo era; sin embargo, los sujetos no lo sabían. Un demostrador realizó las tres acciones para abrir la caja, después de lo cual tanto los chimpancés como los niños intentaron la tarea. Tanto los niños como los chimpancés copiaron los tres comportamientos y recibieron la recompensa dentro de la caja. La siguiente fase del estudio involucró una caja transparente en lugar de la opaca. Debido a la transparencia de esta caja, se podía ver claramente que una de las tres acciones no era necesaria para recibir la recompensa. Los chimpancés no realizaron la acción innecesaria y solo realizaron las dos acciones necesarias para lograr el objetivo deseado. Los niños pequeños imitaron las tres acciones, a pesar de que podrían haber ignorado selectivamente las irrelevantes. Mientras que los chimpancés descartaron todas las acciones irrelevantes una vez que tuvieron acceso a la información causal, los niños humanos imitaron las acciones del demostrador con un alto grado de fidelidad, incluso a expensas de la eficiencia para lograr el objetivo de la tarea. ^{[ 14 ]} Si bien cabe destacar que fue un humano quien realizó las acciones para ambas especies, esto demuestra la inclinación de los humanos hacia la imitación fiel por encima del propio aprendizaje y razonamiento. ^{[ 14 ]}

El aprendizaje por iniciativa puede utilizarse en robótica como alternativa al aprendizaje por refuerzo tradicional . Los algoritmos de aprendizaje por refuerzo tradicionales parten esencialmente de acciones aleatorias y deben determinar por sí mismos la secuencia correcta de acciones para alcanzar el objetivo. Sin embargo, este enfoque puede fallar en robótica, donde la función de recompensa puede ser extremadamente dispersa (por ejemplo, el robot tiene éxito o fracasa, sin término medio). Si el éxito requiere que el robot complete una secuencia compleja de acciones, el algoritmo de aprendizaje por refuerzo puede tener dificultades para progresar en el entrenamiento. El aprendizaje imitativo puede utilizarse para crear un conjunto de ejemplos exitosos de los que el algoritmo de aprendizaje por refuerzo pueda aprender, mediante la intervención de un investigador humano que pilotea manualmente el robot y registra las acciones realizadas. Estos ejemplos exitosos pueden guiar al algoritmo de aprendizaje por refuerzo por el camino correcto mejor que si se realizaran acciones puramente aleatorias. ^{[ 19 ]}