研究发现婴儿、儿童和成人的视觉关注重点截然不同

这是国际大学研究人员艾琳-安德森（Erin Anderson）、罗文-坎迪（Rowan Candy）、杰森-戈尔德（Jason Gold）和琳达-史密斯（Linda Smith）最近在《科学进展》（Science Advances）上发表的一项新研究的发现。

首席研究员、心理与脑科学系教授琳达-史密斯（Linda Smith）解释说："每个人在思考经验在视觉发育中的作用时，都会首先假设，在日常经验的范围内，视觉输入对每个人来说都是基本相同的。然而，这项研究表明视觉输入会随着发育而改变。并不是每个人都一样。年幼婴儿的日常生活输入似乎是该年龄段独有的。"

为了观察年幼婴儿的所见所闻，史密斯实验室给婴儿戴上了头部摄像头，让他们在家中进行日常生活活动。图片来源：印第安纳大学心理与脑科学系提供

之前在实验室和诊所进行的研究表明，幼婴更喜欢看简单、高对比度的大黑条纹和棋盘场景。目前的研究是首次询问这些偏好在多大程度上构成了他们的日常生活输入。安德森曾是史密斯认知发展实验室的博士后研究员，她说，"为了了解幼婴看到了什么，看了什么"，她和同事给婴儿戴上了头戴式摄像机，让他们在家中进行日常生活活动。

她解释说："你可以为新生儿购买'婴儿闪卡'，上面会显示这些简单、高对比度的图像。头部摄像头视频所显示的，也就是这项工作所显示的，是年幼的婴儿在日常生活中，仅仅通过观察灯光和天花板角落等事物，就能发现他们周围的这类图像。"

琳达-史密斯是印第安纳大学心理与脑科学系的特聘教授。图片来源：印第安纳大学心理与脑科学系提供

史密斯补充说："我们发现，视觉发育的早期'饮食'非常特殊。就像食物一样，幼婴并不是从丰富、复杂的饭菜或披萨开始，而是从简单、符合发育特点的营养开始"。

以往的研究已经认识到，早期视觉发育对人类未来的视觉发展至关重要。例如，出生时就患有白内障等视觉异常的婴儿，或在孤儿院中视觉经验有限的婴儿，都被证明存在终身的视觉缺陷。目前的研究为解决这些缺陷提供了一些初步数据。它对人工智能视觉系统的形成也有重要意义，因为如果从同样简单、高对比度的视觉内容开始训练，人工智能视觉系统同样能获得更强的视觉技能。

为了确定3至13个月大婴儿的视觉输入特性，研究人员在10名婴儿及其10名成年看护人身上安装了头戴式摄像机，收集并分析了70个小时的家庭日常生活视觉记录。婴儿和成人的图像内容出现了明显的差异，婴儿视图中的简单图案和高对比度边缘比成人视图中的更集中。

史密斯推断，产生这些观点的原因不仅在于婴儿会转头去看他们能看到的世界的特征，还在于父母或看护人很可能会把他们放在他们喜欢看东西的地方。"你得想想他们为什么会在那里。父母可能隐含着某种自然知识，会把婴儿放在他们喜欢看东西的地方。如果你不大惊小怪，妈妈就不会打扰你。"

然而，印第安纳州布卢明顿的这一小部分参与者是否能代表全世界更广泛的婴儿呢？为了回答这个问题，史密斯的实验室与合作者在印度钦奈一个拥挤的小渔村进行了同样的实验。虽然 6 个月大和 12 个月大婴儿的头部摄像头拍摄的图像与布卢明顿的婴儿截然不同，但无论是在钦奈还是在布卢明顿，最小的婴儿都有一个共同的"饮食习惯"，那就是高对比度的边缘和简单的图案。

史密斯和她的合作者还证明，同样的图像序列可以改善人工智能视觉系统的训练。在发表于《2023 年神经信息处理系统会议论文集》上的当前研究的后续研究中，他们发现，如果首先向人工智能系统提供婴儿早期特有的图像来训练它，那么它在学习识别视觉图像方面的成功率要高于向它提供随机发展顺序的图像或仅仅提供成人日常生活中典型的图像。更精确的发展顺序产生的效果最好。

他们的工作为进化推测开辟了新的途径。史密斯解释说："我在读研究生时经常问的一个问题是，为什么人类婴儿的运动发育如此缓慢？他们大约有三个月的时间只知道听和看，还有六个月的时间才学会一点姿势和头部控制。"

这项研究表明，"随着进化时间的推移，这些缓慢的、渐进的和优化的偏差作用于建立一个非常聪明的视觉和听觉系统，"她说。"这是一个可以讲述的故事"。

与此同时，他们的研究提出了新的问题，即婴儿早期的视觉内容及其在人类或人工智能视觉系统发育过程中的作用。

编译来源：ScitechDaily